circRNA_0128846靶向miR-1183介导人非小细胞肺癌细胞放射抵抗的研究

陆滢 邓鑫州 宋仕茂 骆志国

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circRNA_0128846靶向miR-1183介导人非小细胞肺癌细胞放射抵抗的研究

    通讯作者: 骆志国, Luozhiguo@hbmu.edu.cn

The study of circRNA_0128846 targeting miR-1183 to mediate radioresistance in human non-small cell lung cancer cells

    Corresponding author: Zhiguo Luo, Luozhiguo@hbmu.edu.cn
  • 摘要: 目的 探讨环状RNA(circRNA)_0128846对人非小细胞肺癌(NSCLC)细胞放射抵抗的影响及机制。 方法 应用GEO数据库筛选、采用荧光实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测在人NSCLC细胞A549及其放射抵抗细胞(A549R)中差异表达最显著的circRNA作为目标circRNA,qRT-PCR检测其在人支气管上皮细胞Beas-2B及人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975中的表达水平。在A549细胞中转染目标circRNA过表达载体,在A549R细胞中转染目标circRNA沉默载体,并检测以上细胞经8 Gy X射线照射后的克隆形成能力。应用人类环状RNA数据库和circinteractome数据库预测目标circRNA下游的miRNA,qRT-PCR检测A549R细胞中目标circRNA沉默后表达水平上升最显著的miRNA作为目标miRNA。qRT-PCR检测A549细胞中过表达目标circRNA后目标miRNA的表达情况;通过双荧光素酶报告基因分析人胚肾细胞293T中过表达目标miRNA后目标circRNA的表达情况;qRT-PCR检测目标miRNA在A549、A549R细胞中的表达水平。在A549细胞中转染目标miRNA抑制剂以沉默目标miRNA,在A549R细胞中转染目标miRNA模拟物以过表达目标miRNA,并检测以上细胞经8 Gy X射线照射后的克隆形成能力;将过表达目标circRNA的A549细胞进行8 Gy X射线照射并在该细胞中过表达目标miRNA,检测细胞的克隆形成能力。组间数据的比较采用独立样本t检验。 结果 qRT-PCR检测结果显示,circRNA_0128846为目标circRNA,且其在人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975中的相对表达水平均高于人支气管上皮细胞Beas-2B(t=6.200、7.903、6.010、6.132,均P<0.01)。过表达circRNA_0128846的A549细胞经照射后的克隆形成能力增强(0.22%对0.45%,t=4.427,P<0.05);沉默circRNA_0128846后A549R细胞经照射后的克隆形成能力降低(0.23%对0.10%,t=3.780,P<0.05)。qRT-PCR检测结果显示,miR-1183为目标miRNA,在A549细胞中过表达circRNA_0128846显著下调miR-1183的表达(t=6.002,P<0.01);双荧光素酶报告基因分析证实过表达miR-1183可显著下调circRNA_0128846的表达(t=4.562,P<0.05);miR-1183在A549R细胞中的相对表达水平显著低于亲本A549细胞(t=6.025,P<0.01)。过表达miR-1183显著降低A549R细胞经照射后的克隆形成能力,沉默miR-1183显著增强A549细胞经照射后的克隆形成能力(0.26%对0.15%、0.21%对0.31%,t=3.671、3.293,均P<0.05),且过表达miR-1183显著降低了过表达circRNA_0128846对A549细胞克隆形成能力的促进作用(1.90%对1.20%,t=6.325,P<0.01)。 结论 circRNA_0128846作为miR-1183的吸附海绵,可抑制miR-1183的表达进而抑制其放疗增敏作用,从而促进人NSCLC细胞的放射抵抗。
  • 图 1  筛选目标circRNA并检测其在正常人支气管上皮细胞Beas-2B及人非小细胞肺癌细胞A549、H460、H1299、H1975中的表达情况

    Figure 1.  Screening target circRNA and detecting its expression in normal human bronchial epithelial cell Beas-2B and human non-small cell lung cancer cell A549, H460, H1299, H1975

    图 2  不同剂量X射线照射后正常人支气管上皮细胞Beas-2B和人非小细胞肺癌细胞A549、H460、H1299、H1975的克隆形成情况(×200)

    Figure 2.  Clone formation in normal human bronchial epithelial cells Beas-2B and human non-small cell lung cancer cell A549, H460, H1299, H1975 after irradiation with different doses of X-ray radiation (×200)

    图 3  不同剂量X射线照射后人非小细胞肺癌细胞A549及其放射抵抗细胞(A549R)的克隆形成情况(×200)

    Figure 3.  Clone formation in human non-small cell lung cancer cell A549 and its radioresistant cell A549R after irradiation with different doses of X-ray radiation (×200)

    图 4  circRNA_0128846过表达载体转染人非小细胞肺癌细胞A549 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X 射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

    Figure 4.  Relative expression level of circRNA_0128846 overexpression vector transfected human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

    图 5  circRNA_0128846沉默载体转染人非小细胞肺癌细胞A549的放射抵抗细胞(A549R) 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

    Figure 5.  Relative expression level of circRNA_0128846 silencing vector transfected the radioresistant cell (A549R) of human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

    图 6  生物信息学预测circRNA_0128846与miR-1183的结合位点

    Figure 6.  Bioinformatics prediction of the binding site of circRNA_0128846 and miR-1183

    图 7  miR-1183抑制剂转染人非小细胞肺癌细胞A549 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

    Figure 7.  Relative expression level of miR-1183 inhibitor transfected human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

    图 8  miR-1183模拟物转染人非小细胞肺癌细胞A549的放射抵抗细胞(A549R) 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

    Figure 8.  Relative expression level of miR-1183 mimic transfected the radioresistant cell (A549R) of human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

    图 9  人非小细胞肺癌细胞A549过表达circRNA_0128846和miR-1183后的克隆形成能力(×200)

    Figure 9.  Clonal formation ability of human non-small cell lung cancer cell A549 after overexpression of circRNA_0128846 and miR-1183 (×200)

    表 1  荧光实时定量聚合酶链反应的引物序列

    Table 1.  Primers sequences used in fluorescence real-time quantitative polymerase chain reaction

    引物名称引物序列
    GADPH F: 5′-CACCCACTCCTCCACCTTTG-3′
    R: 5′-CCACCACCCTGTTGCTGTAG-3′
    circRNA_0128846 F: 5′-GACCTCTGTCAGCGAGTTCC-3′
    R: 5′-GCTACTGGAGCCTGATGGAC-3′
    circRNA_0116061 F: 5′-GAGATGGAACAGCACGGATT-3′
    R: 5′-GGCAGATTTGCAAAAGATGA-3′
    circRNA_0116961 F: 5′-TCGAATTGTCAAGATGTGGAA-3′
    R: 5′-AAAAACCTGATTGCGAATGAA-3′
    circRNA_0106711 F: 5′-TAATCCCAGGAGTCCAGCTC-3′
    R: 5′-ACGAGTGCTGCTTTGGTCTT-3′
    circRNA_0106714 F: 5′-GGACAGCAGGCATTACCAAT-3′
    R: 5′-CCAATTTCCAAAGCCACAGT-3′
    circRNA_0094088 F: 5′-CCTTTGAAGATGGCCTCTGA-3′
    R: 5′-CACAGACGAGTGGGTTCACA-3′
    circRNA_0096041 F: 5′-TTGGTCCAATCTGCTTCACC-3′
    R: 5′-GTTCACATCGGGATCCTTGT-3′
    circRNA_0046264 F: 5′-TTGGTCCAATCTGCTTCACC-3′
    R: 5′-GTTCACATCGGGATCCTTGT-3′
    circRNA_0096042 F: 5′-CCCGCTGGTGAAGTCTCTAT-3′
    R: 5′-TGGCTACTGAACCAGTCACG-3′
    circRNA_0096049 F: 5′-GGATGTTTCTCTGCCCAAAA-3′
    R: 5′-TTTGGGTCCCTTGAATTTACC-3′
    miR-646 F: 5′-ACACTCCAGCTGGGAAGCAGCTGCCTC-3′
    R: 5′-CTCAACTGTGCTGCATTAGTTAGCTCAGA-3′
    miR-885-3p F: 5′-GAGCACGAGGCAGTAGGCAAAGTGT-3′
    R: 5′-GAGGCAGCGGGGTGTAGTGGATAGA-3′
    miR-578 F: 5′-GTGCAGGGTGTTAGGA-3′
    R: 5′-GAAGAACACGTCTGGT-3′
    miR-647 F: 5′-GTGTTGGCCTGTGGCTG-3′
    R: 5′-CTGACCCTCCCTCCTGC-3′
    miR-892a F: 5′-GCCGAGCACTGTGTCCTTT-3′
    R: 5′-CAGTGCAGGGTCCGAGGTAT-3′
    miR-1183 F: 5′-ACTGACCACTGTAGGTGATGG-3′
    R: 5′-GCGAGCACAGAATTAATACGACTCACTATAGG-3′
    miR-1827 F: 5′-GGTGAGGCAGTAGATTGAATCTC-3′
    R: 5′-CTCAACTGGTGTCGTGGAGTC-3′
    miR-532-3p F: 5′-GCCCATGCCTTGAGTGTAG-3′
    R: 5′-GTGCGTGTCGTGGAGTCG-3′
    miR-626 F: 5′-CTTATTTGAGAGCTGAGGA-3′
    R: 5′-CGGACTAGTACATCATCTATACTG-3′
    U6 F: 5′-GCTTCGGCAGCACATATACTAAAAT-3′
    R: 5′-CGCTTCACGAATTTGCGTGTCAT-3′
    注:GADPH为甘油醛-3-磷酸脱氢酶;circRNA为环状RNA;miR为微小RNA
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-14
  • 网络出版日期:  2022-03-29
  • 刊出日期:  2022-01-25

circRNA_0128846靶向miR-1183介导人非小细胞肺癌细胞放射抵抗的研究

    通讯作者: 骆志国, Luozhiguo@hbmu.edu.cn
  • 湖北医药学院附属太和医院肿瘤防治中心,十堰 442099

摘要:  目的 探讨环状RNA(circRNA)_0128846对人非小细胞肺癌(NSCLC)细胞放射抵抗的影响及机制。 方法 应用GEO数据库筛选、采用荧光实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测在人NSCLC细胞A549及其放射抵抗细胞(A549R)中差异表达最显著的circRNA作为目标circRNA,qRT-PCR检测其在人支气管上皮细胞Beas-2B及人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975中的表达水平。在A549细胞中转染目标circRNA过表达载体,在A549R细胞中转染目标circRNA沉默载体,并检测以上细胞经8 Gy X射线照射后的克隆形成能力。应用人类环状RNA数据库和circinteractome数据库预测目标circRNA下游的miRNA,qRT-PCR检测A549R细胞中目标circRNA沉默后表达水平上升最显著的miRNA作为目标miRNA。qRT-PCR检测A549细胞中过表达目标circRNA后目标miRNA的表达情况;通过双荧光素酶报告基因分析人胚肾细胞293T中过表达目标miRNA后目标circRNA的表达情况;qRT-PCR检测目标miRNA在A549、A549R细胞中的表达水平。在A549细胞中转染目标miRNA抑制剂以沉默目标miRNA,在A549R细胞中转染目标miRNA模拟物以过表达目标miRNA,并检测以上细胞经8 Gy X射线照射后的克隆形成能力;将过表达目标circRNA的A549细胞进行8 Gy X射线照射并在该细胞中过表达目标miRNA,检测细胞的克隆形成能力。组间数据的比较采用独立样本t检验。 结果 qRT-PCR检测结果显示,circRNA_0128846为目标circRNA,且其在人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975中的相对表达水平均高于人支气管上皮细胞Beas-2B(t=6.200、7.903、6.010、6.132,均P<0.01)。过表达circRNA_0128846的A549细胞经照射后的克隆形成能力增强(0.22%对0.45%,t=4.427,P<0.05);沉默circRNA_0128846后A549R细胞经照射后的克隆形成能力降低(0.23%对0.10%,t=3.780,P<0.05)。qRT-PCR检测结果显示,miR-1183为目标miRNA,在A549细胞中过表达circRNA_0128846显著下调miR-1183的表达(t=6.002,P<0.01);双荧光素酶报告基因分析证实过表达miR-1183可显著下调circRNA_0128846的表达(t=4.562,P<0.05);miR-1183在A549R细胞中的相对表达水平显著低于亲本A549细胞(t=6.025,P<0.01)。过表达miR-1183显著降低A549R细胞经照射后的克隆形成能力,沉默miR-1183显著增强A549细胞经照射后的克隆形成能力(0.26%对0.15%、0.21%对0.31%,t=3.671、3.293,均P<0.05),且过表达miR-1183显著降低了过表达circRNA_0128846对A549细胞克隆形成能力的促进作用(1.90%对1.20%,t=6.325,P<0.01)。 结论 circRNA_0128846作为miR-1183的吸附海绵,可抑制miR-1183的表达进而抑制其放疗增敏作用,从而促进人NSCLC细胞的放射抵抗。

English Abstract

  • 肺癌是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一,严重影响人类健康[1]。非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)占肺癌的85%[2]。放疗是其主要的非手术治疗方法,但放射抵抗往往会导致局部肿瘤复发和预后不良[3-4],目前尚无逆转NSCLC放射抵抗的有效靶点,亟需探究。

    环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类在真核生物中广泛表达的环状非编码RNA,其由mRNA前体通过反向剪接产生。不同于其他线性非编码RNA,circRNA不具备5′端帽和3′端尾结构,对核酸外切酶具有抵抗性,故circRNA极具稳定性[5-6]。2011年,Salmena等[7]提出,circRNA具有微小RNA(microRNA,miRNA)反应元件,可作为竞争性内源性RNA海绵吸附并抑制miRNA,从而改变细胞的基因表达。circRNA还可以通过结合RNA结合蛋白、调节基因转录等方式来发挥作用,故其可参与基因转录、转录后调控、细胞内RNA调控网络及蛋白质翻译等生理过程,进而影响细胞周期进程、细胞衰老和凋亡等多种生物学过程[8]

    研究结果证实,circRNA在肺癌、胃癌、膀胱癌和乳腺癌等多种肿瘤中表达异常,其参与调控肿瘤细胞增殖、侵袭和转移等多种生物学过程,因此circRNA被认为是一种潜在的肿瘤生物标志物及治疗靶点[9]。Wang等[10]发现,circRNA_0008305可诱导NSCLC细胞发生上皮间充质转化,进而促进肺癌转移。circRNA_0000199通过抑制miR-198上调磷脂酰肌醇-3激酶调节亚基1,以此增强胃癌细胞对铂类药物的耐药性[11]。另有研究结果证实,circRNA可能参与肿瘤的放射抵抗过程[12]。Ma等[13]发现,circRNA_0122683在食管癌组织中高表达,其通过调控miR-186-5p/腺苷二磷酸核糖聚合酶9(PARP9)轴调控细胞恶性程度并促进放射抵抗。circRNA_100367通过吸附miR-217增强食管癌细胞的放射抗性[14]。目前,针对circRNA与NSCLC细胞放射敏感性关系的研究尚不多见,circRNA_0128846对NSCLC细胞放射敏感性的影响不清楚。本研究探讨circRNA_0128846对人NSCLC细胞放射敏感性的调控作用及分子机制,以期为解决临床NSCLC放射抵抗问题提供潜在的治疗靶点。

    • 人支气管上皮细胞Beas-2B、人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975和人胚肾细胞293T均购自中国科学院上海生命科学研究院细胞资源中心,培养代次为10。DMEM培养基、DMEM/F12培养基、DMEM高糖培养基、胎牛血清、0.25%胰蛋白酶(不含EDTA)、0.25%胰蛋白酶、表皮细胞生长因子、β-成纤维细胞生长因子、2% B27添加物均购自美国Gibco公司;青霉素和链霉素均购自浙江吉诺生物医药技术有限公司;Lipofectamine3000、Trizol试剂均购自美国Invitrogen公司;SYBR Green PCR试剂盒购自日本Takara公司;RIPA裂解液购自北京普利莱基因技术有限公司;CCK-8试剂盒、RNA反转录试剂盒均购自上海碧云天生物技术有限公司;miR-1183抑制剂、miR-1183模拟物及阴性对照均购自苏州吉玛基因股份有限公司。NanoDrop2000分光光度计、酶联免疫分析仪均购自美国Thermo公司;X-RAD 320直线加速器购自美国North Branford公司。质粒(LUC)购自上海和元生物技术股份有限公司;引物购自广州生工生物工程股份有限公司。双荧光素酶报告基因分析系统购自美国Promega公司。

    • 人支气管上皮细胞Beas-2B和人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975分别培养于含10%胎牛血清、100 U/ml青霉素、100 g/ml链霉素的DMEM培养基中;人胚肾细胞293T培养于含10%胎牛血清的DMEM高糖培养基中,培养条件均为37℃、5% CO2。放射抵抗细胞系是本实验室前期经分割辐射(2 Gy×30次)诱导而成的,已建立具有稳定放射抵抗能力的人NSCLC细胞A549(命名为A549R),并每2周给予低剂量(2 Gy)照射以维持细胞的辐射抗性,照射条件为6 MV X射线,剂量率为4 Gy/min。

    • 在GEO数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)中下载微阵列数据集GSE101684,筛选出在4对癌组织与癌旁正常组织中差异表达最显著的10种circRNA[筛选标准为log2FC(折叠变化)≥1.5,且P<0.05],选择在亲本细胞和放射抵抗细胞中表达差异最显著的circRNA作为目标circRNA。利用人类环状RNA数据库(http://www.circbank.cn)和circinteractome数据库(https://circinteractome.nia.nih.gov)预测目标circRNA下游的miRNA,筛选出沉默目标circRNA后,表达水平上升最显著的miRNA作为目标miRNA。

    • 将人NSCLC细胞A549、A549R接种于6孔培养板中(1×105个/孔),培养至50%~70%融合度后转染,转染操作按照Lipofectamine3000说明书进行。对A549R细胞进行转染,目标circRNA沉默载体为pLKD-CMV-G&PR-U6-shRNA,干扰序列为5′-TCCAAGCTGGCCAGCAGCCAGC-3′;对A549细胞进行转染,目标circRNA过表达载体为pIRES-hrGFP-1a,目标circRNA过表达序列见“http://www.circbank.cn/search.html?selectValue=has_circ_0128846”。使用miRNA抑制剂转染A549细胞以实现miRNA沉默;使用miRNA模拟物转染A549R细胞以实现miRNA过表达,转染对照组均为空载体。

    • 将转染后24 h的人NSCLC细胞A549、A549R各分为3组进行照射,照射剂量分别为0、4、8 Gy,照射后将细胞接种于6孔低吸附培养板中(1×104个/孔),使用DMEM/F12无血清培养基培养,培养基中加入50 ng/ml表皮细胞生长因子、10 ng/ml β-成纤维细胞生长因子和2% B27添加物。培养7 d后在显微镜下拍照分析,以细胞克隆最大径>20 μm为判定标准,统计细胞克隆形成率(细胞克隆形成率=细胞克隆数/细胞总数×100%)[15]

    • 使用Trizol试剂从细胞中提取总RNA,使用NanoDrop2000分光光度计检测纯化的总RNA的质量和浓度。按照RNA反转录试剂盒说明书提取RNA,并进行反转录合成互补DNA(cDNA)。采用SYBR Green PCR试剂盒检测细胞中在人NSCLC癌组织与配对的癌旁正常组织中差异表达的10种circRNA以及可能与目标circRNA结合的miRNA的表达水平,操作按照说明书进行。以甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GADPH)作为目标circRNA的参考基因,U6作为目标miRNA的参考miRNA。PCR反应条件:94℃预变性1 min,94℃变性10 s,60℃退火30 s,72℃延伸30 s,40个循环。引物序列如表1所示。

      引物名称引物序列
      GADPH F: 5′-CACCCACTCCTCCACCTTTG-3′
      R: 5′-CCACCACCCTGTTGCTGTAG-3′
      circRNA_0128846 F: 5′-GACCTCTGTCAGCGAGTTCC-3′
      R: 5′-GCTACTGGAGCCTGATGGAC-3′
      circRNA_0116061 F: 5′-GAGATGGAACAGCACGGATT-3′
      R: 5′-GGCAGATTTGCAAAAGATGA-3′
      circRNA_0116961 F: 5′-TCGAATTGTCAAGATGTGGAA-3′
      R: 5′-AAAAACCTGATTGCGAATGAA-3′
      circRNA_0106711 F: 5′-TAATCCCAGGAGTCCAGCTC-3′
      R: 5′-ACGAGTGCTGCTTTGGTCTT-3′
      circRNA_0106714 F: 5′-GGACAGCAGGCATTACCAAT-3′
      R: 5′-CCAATTTCCAAAGCCACAGT-3′
      circRNA_0094088 F: 5′-CCTTTGAAGATGGCCTCTGA-3′
      R: 5′-CACAGACGAGTGGGTTCACA-3′
      circRNA_0096041 F: 5′-TTGGTCCAATCTGCTTCACC-3′
      R: 5′-GTTCACATCGGGATCCTTGT-3′
      circRNA_0046264 F: 5′-TTGGTCCAATCTGCTTCACC-3′
      R: 5′-GTTCACATCGGGATCCTTGT-3′
      circRNA_0096042 F: 5′-CCCGCTGGTGAAGTCTCTAT-3′
      R: 5′-TGGCTACTGAACCAGTCACG-3′
      circRNA_0096049 F: 5′-GGATGTTTCTCTGCCCAAAA-3′
      R: 5′-TTTGGGTCCCTTGAATTTACC-3′
      miR-646 F: 5′-ACACTCCAGCTGGGAAGCAGCTGCCTC-3′
      R: 5′-CTCAACTGTGCTGCATTAGTTAGCTCAGA-3′
      miR-885-3p F: 5′-GAGCACGAGGCAGTAGGCAAAGTGT-3′
      R: 5′-GAGGCAGCGGGGTGTAGTGGATAGA-3′
      miR-578 F: 5′-GTGCAGGGTGTTAGGA-3′
      R: 5′-GAAGAACACGTCTGGT-3′
      miR-647 F: 5′-GTGTTGGCCTGTGGCTG-3′
      R: 5′-CTGACCCTCCCTCCTGC-3′
      miR-892a F: 5′-GCCGAGCACTGTGTCCTTT-3′
      R: 5′-CAGTGCAGGGTCCGAGGTAT-3′
      miR-1183 F: 5′-ACTGACCACTGTAGGTGATGG-3′
      R: 5′-GCGAGCACAGAATTAATACGACTCACTATAGG-3′
      miR-1827 F: 5′-GGTGAGGCAGTAGATTGAATCTC-3′
      R: 5′-CTCAACTGGTGTCGTGGAGTC-3′
      miR-532-3p F: 5′-GCCCATGCCTTGAGTGTAG-3′
      R: 5′-GTGCGTGTCGTGGAGTCG-3′
      miR-626 F: 5′-CTTATTTGAGAGCTGAGGA-3′
      R: 5′-CGGACTAGTACATCATCTATACTG-3′
      U6 F: 5′-GCTTCGGCAGCACATATACTAAAAT-3′
      R: 5′-CGCTTCACGAATTTGCGTGTCAT-3′
      注:GADPH为甘油醛-3-磷酸脱氢酶;circRNA为环状RNA;miR为微小RNA

      表 1  荧光实时定量聚合酶链反应的引物序列

      Table 1.  Primers sequences used in fluorescence real-time quantitative polymerase chain reaction

    • 质粒在荧光素酶基因启动子(LUC-目标circRNA)下游插入序列5′-CUUACAGUAC-3′(目标circRNA中miRNA的潜在结合序列)。将293T细胞接种于24孔培养板中(5×104个/孔),将LUC-目标circRNA与miRNA模拟物或miRNA阴性对照共转染293T细胞,48 h后裂解细胞,使用双荧光素酶报告基因分析系统测定荧光素酶活性。

    • 应用SPSS 23.0软件、GraphPad Prism 7.0软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以$\bar x \pm s $表示,2组间数据的比较采用独立样本t检验(方差齐)。P<0.05为差异有统计学意义。

    • 图1A可见,经GEO数据库微阵列数据集GSE101684(包括4对癌组织与配对的癌旁正常组织)筛选,在人NSCLC癌组织中表达上调的前10种circRNA分别为circRNA_0116061、circRNA_0116961、circRNA_0106711、circRNA_0106714、circRNA_0128846、circRNA_0094088、circRNA_0046264、circRNA_0096041、circRNA_0096042和circRNA_0096049。qRT-PCR结果显示,上述10种circRNA中,circRNA_0116961、circRNA_0106714、circRNA_0128846和circRNA_0046264在A549R细胞中的相对表达水平均高于A549细胞(均P<0.05),其中circRNA_0128846表达差异最显著(图1B)。故本研究选择circRNA_0128846作为目标circRNA。qRT-PCR检测circRNA_0128846在正常人支气管上皮细胞Beas-2B以及人NSCLC细胞A549、H460、H1299、H1975中的相对表达水平,结果显示,circRNA_0128846在A549、H460、H1299、H1975细胞中的相对表达水平均高于Beas-2B细胞(均P<0.01,图1C)。以上4株人NSCLC细胞的克隆形成实验结果显示,经0、4、8 Gy的X射线照射后,随着circRNA_0128846表达水平的升高,4株人NSCLC细胞的克隆形成能力逐渐增强(图2),这提示circRNA_0128846的高表达可能与人NSCLC细胞的放射抵抗呈正相关。

      图  1  筛选目标circRNA并检测其在正常人支气管上皮细胞Beas-2B及人非小细胞肺癌细胞A549、H460、H1299、H1975中的表达情况

      Figure 1.  Screening target circRNA and detecting its expression in normal human bronchial epithelial cell Beas-2B and human non-small cell lung cancer cell A549, H460, H1299, H1975

    • 细胞克隆形成实验结果显示,在4、8 Gy X射线的照射下,A549R细胞的辐射抗性显著高于亲本A549细胞(均P<0.05,图3)。qRT-PCR检测结果表明,在A549细胞中成功过表达了circRNA_0128846(图4A),与对照组相比,过表达circRNA_0128846显著增强了A549细胞的克隆形成能力(0.22%对0.45%,图4B);在A549R细胞中成功沉默了circRNA_0128846(图5A),与对照组相比,沉默circRNA_0128846显著降低了A549R细胞的克隆形成能力(0.23%对0.10%,图5B),该结果提示circRNA_0128846能够促进人NSCLC细胞的放射抵抗。

      图  2  不同剂量X射线照射后正常人支气管上皮细胞Beas-2B和人非小细胞肺癌细胞A549、H460、H1299、H1975的克隆形成情况(×200)

      Figure 2.  Clone formation in normal human bronchial epithelial cells Beas-2B and human non-small cell lung cancer cell A549, H460, H1299, H1975 after irradiation with different doses of X-ray radiation (×200)

      图  3  不同剂量X射线照射后人非小细胞肺癌细胞A549及其放射抵抗细胞(A549R)的克隆形成情况(×200)

      Figure 3.  Clone formation in human non-small cell lung cancer cell A549 and its radioresistant cell A549R after irradiation with different doses of X-ray radiation (×200)

      图  4  circRNA_0128846过表达载体转染人非小细胞肺癌细胞A549 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X 射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

      Figure 4.  Relative expression level of circRNA_0128846 overexpression vector transfected human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

      图  5  circRNA_0128846沉默载体转染人非小细胞肺癌细胞A549的放射抵抗细胞(A549R) 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

      Figure 5.  Relative expression level of circRNA_0128846 silencing vector transfected the radioresistant cell (A549R) of human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

    • 在circinteractome数据库和人类环状RNA数据库中取交集得到9种可能与circRNA_0128846结合的潜在miRNA。qRT-PCR检测A549R细胞中circRNA_0128846沉默后各miRNA的表达,结果显示,沉默circRNA_0128846可上调miR-1183和miR-1827的表达(t=5.095、3.464,P=0.007、0.026),其中miR-1183表达上调最显著,该结果提示circRNA_0128846可能与miR-1183结合,并下调其表达。采用生物信息学预测circRNA_0128846与miR-1183潜在的结合位点如图6所示。qRT-PCR检测结果表明,在A549细胞中过表达circRNA_0128846可显著下调miR-1183的表达(t=6.002,P=0.004)。在人胚肾293T细胞中进行双荧光素酶报告基因分析的结果显示,过表达miR-1183可显著降低circRNA_0128846的表达(t=4.562,P=0.010),这提示miR-1183可以与circRNA_0128846结合并下调其表达。经qRT-PCR验证,miR-1183在A549R细胞中的表达水平显著低于A549细胞(t=6.025,P=0.004),这提示miR-1183可能与人NSCLC细胞的放射抵抗有关。

      图  6  生物信息学预测circRNA_0128846与miR-1183的结合位点

      Figure 6.  Bioinformatics prediction of the binding site of circRNA_0128846 and miR-1183

    • 经qRT-PCR验证,使用miR-1183抑制剂成功对A549细胞进行了miR-1183沉默,沉默miR-1183显著增强了8 Gy X射线照射后A549细胞的克隆形成能力(0.21%对0.31%,图7);同时,使用miR-1183模拟物成功对A549R细胞进行了miR-1183过表达,过表达miR-1183显著降低了8 Gy X射线照射后A549R细胞的克隆形成能力(0.26%对0.15%,图8),这提示miR-1183可抑制人NSCLC细胞的放射抵抗。过表达circRNA_0128846可显著增强8 Gy X射线照射后A549细胞的克隆形成能力(P<0.01),而过表达miR-1183逆转了circRNA_0128846诱导的放射抵抗(1.90%对1.20%,图9),这表明circRNA_0128846可以通过介导miR-1183促进人NSCLC细胞的放射抵抗。

      图  7  miR-1183抑制剂转染人非小细胞肺癌细胞A549 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

      Figure 7.  Relative expression level of miR-1183 inhibitor transfected human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

      图  8  miR-1183模拟物转染人非小细胞肺癌细胞A549的放射抵抗细胞(A549R) 48 h后的相对表达水平(A)及8 Gy X射线照射后的克隆形成能力(B,×200)

      Figure 8.  Relative expression level of miR-1183 mimic transfected the radioresistant cell (A549R) of human non-small cell lung cancer cell A549 for 48 h (A) and clone formation ability after 8 Gy X-ray irradiation (B, ×200)

      图  9  人非小细胞肺癌细胞A549过表达circRNA_0128846和miR-1183后的克隆形成能力(×200)

      Figure 9.  Clonal formation ability of human non-small cell lung cancer cell A549 after overexpression of circRNA_0128846 and miR-1183 (×200)

    • 越来越多的研究结果表明,circRNA在许多恶性肿瘤的发生发展中起着关键的调节作用[16]。随着高通量测序及先进的生物信息学技术的发展,许多circRNA被鉴定出来,这使得circRNA与肿瘤的关系比以往更受关注。circRNA的异常表达已被证实与NSCLC的进展有关,如circRNA_100876在NSCLC组织中的表达水平明显高于邻近的非肿瘤组织,circRNA_100876的表达上调与NSCLC患者的淋巴结转移和肿瘤分期有关[17]。此外,circRNA_100876表达水平较高的NSCLC患者的总生存时间明显短于circRNA_100876表达水平较低的NSCLC患者[17],故某些circRNA对NSCLC的发生、发展及诊断治疗可能有重大意义。目前,关于circRNA_0128846与肿瘤的关系仅有1篇文献报道,其研究结果显示,circRNA_0128846在结直肠癌组织中的表达水平显著高于正常组织,circRNA_0128846通过下调miR-1184的表达来增加LIM结构域蛋白(AJUBA)的表达,使得Hippo/Yes相关蛋白(YAP)通路信号失活,从而促进结直肠癌的发生[18]。在本研究中,我们通过生物信息学分析发现circRNA_0128846在人NSCLC细胞中显著高表达。

      目前,关于circRNA与肿瘤放射敏感性关系的报道还不多见。研究结果表明,circZNF609在前列腺癌组织和细胞系中异常上调,其通过调控miR-501-3p/已糖激酶2(HK2)轴促进糖酵解代谢,从而增强前列腺癌细胞的放射抵抗[19]。circ_0086720通过靶向miR-375/纺锤体蛋白1(SPIN1)轴促进NSCLC放射抵抗[20]。下调circ_CCNB2可抑制miR-30b-5p/驱动蛋白家族成员18A(KIF18A)轴介导的细胞自噬,增强前列腺癌细胞的放射敏感性[21]。在本研究中,我们发现circRNA_0128846在人NSCLC放射抵抗细胞中显著高表达,沉默circRNA_0128846能显著增强人NSCLC细胞的放射敏感性,过表达circRNA_0128846能显著降低人NSCLC细胞的放射敏感性,circRNA_0128846可作用于miR-1183,促进人NSCLC细胞的放射抵抗。

      circRNA发挥生物学功能的重要途径之一就是作为分子海绵吸附miRNA。大量研究结果证实miRNA参与炎症[22]、心脏病[23]、肿瘤[24]等多种疾病的发生、发展。目前,关于miR-1183的研究还较少。miR-1183可通过调控B细胞淋巴瘤基因2(Bcl2)的表达参与风湿性心脏病的发生、发展过程[25]。在肿瘤中,miR-1183是circRNA_0073239和circRNA_0005273调控肿瘤细胞增殖、迁移、糖酵解的重要下游靶标[26-28]。Zhu等[26]的研究结果表明,miR-1183是circRNA_0073239介导胶质瘤放射抵抗的下游靶标。本研究通过人类环状RNA数据库和circinteractome数据库预测并验证了circRNA_0128846的下游靶标miR-1183,并发现其可能是circRNA_0128846介导人NSCLC细胞放射抵抗的重要靶标。我们发现,通过过表达miR-1183显著增强了人NSCLC细胞的放射敏感性,而沉默miR-1183显著降低了人NSCLC细胞的放射敏感性。

      关于miR-1183下游靶标的研究不多,B细胞淋巴癌基因2(Bcl2)和磷脂酰肌醇依赖性激酶1(pPDPK1)是miR-1183的下游靶标。在前期,我们通过TargetScan和miRbase数据库分析预测了miR-1183可能的下游靶标,其中包括鼠双微体2(mouse double minute 2,MDM2)和缺氧诱导因子1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1),这些基因已被证实参与肿瘤的放射抵抗[29-30]。MDM2作为一种癌基因,能调节抑癌基因p53对细胞周期和凋亡的调控[31]。多项研究结果表明,MDM2在肿瘤对辐射反应的过程中发挥关键作用[32]。HIF-1是一种关键的转录因子,可使肿瘤细胞适应缺氧条件[33]。放疗可以加速HIF-1的激活,而HIF-1反过来可通过多条信号途径影响辐射反应[34-35]。这些基因可能是miR-1183调控肿瘤放射敏感性的重要靶标。本研究中,circRNA_0128846在人NSCLC放射抵抗细胞中的表达显著上调,而miR-1183的表达下降,circRNA_0128846可通过靶向结合并抑制miR-1183的表达,进而降低人NSCLC细胞的放射敏感性,这提示circRNA_0128846在NSCLC的放射抵抗中发挥重要作用,其可能成为一种潜在的治疗靶点,但具体的作用机制还需进一步探究。

      利益冲突 所有作者声明无利益冲突

      作者贡献声明 陆滢负责实验的实施、论文的撰写;邓鑫州负责图像的分析、数据的处理、论文最终版本的修订;宋仕茂负责生物信息学的分析、论文摘要的校对;骆志国负责命题的提出、论文的审阅

参考文献 (35)

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