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目的:多发性骨髓瘤(multiplemyeloma,MM)是一种的浆细胞克隆增殖性疾病。目前尚不能治愈,近些年MM的靶向药物的研究取得了新的进展,去甲基化药物地西他滨(decitabine,DAC)为其中一种。
国内外研究均已证实一些MM细胞系中存在异常的高度甲基化,经常发生于富于CpG岛的肿瘤抑制基因(如P15INK4B基因,P16基因,P53基因)启动子区,并导致基因的沉默。DAC是一种核苷类似物,能够在DNA复制过程中掺入DNA,代替肿瘤内的胞嘧啶与DNA甲基化转移酶共价结合,通过与DNMT半胱氨酸残基上的巯基共价结合从而使酶失活。FDA已经正式批准DAC用于治疗骨髓增生异常综合征(MDS)。基础研究表明P16基因的缺失和突变在人类恶性肿瘤中普遍存在,并有报道在检测各种恶性肿瘤细胞系中P16的突变率达30%~80%,P16基因甲基化在多发性骨髓瘤中较为常见。为进一步明确DAC对多发性骨髓瘤细胞增殖抑制及促凋亡的机制,本实验选用多发性骨髓瘤细胞株U266,观察DAC对U266细胞增殖的抑制以及诱导凋亡作用,检测甲基化酶DNMT3AmRNA,P16基因mRNA表达的变化及DAC作用后P16基因甲基化状态改变的情况。为多发性骨髓瘤新的治疗方法提供理论依据。
方法:
1、常规方法培养人多发性骨髓瘤细胞株U266,每48-72小时传代一次。选用对数期细胞进行试验。每组实验重复3次。
2、CCK-8法检测不同浓度的DAC单药对多发性骨髓瘤细胞U266增殖的影响:DAC的终浓度分别为0.2、0.5、1.2mmol/L,单药组分别作用24h、48h、72h观察U266细胞的抑制率。计算公式为:细胞增殖抑制率(%)=(1-实验组OD值/对照组OD值)×100%。
3、AnnexinV/PI双染法检测不同浓度的DAC对U266细胞凋亡的影响,药物作用浓度同方法2,观察单药作用24h、48h、72h的凋亡率。
4、流式细胞仪检测不同浓度DAC作用72小时后细胞周期分布变化。70%乙醇透膜处理细胞。后加入RNase孵育,加入PI(Propidiumidodide染色剂)染液室温避光染色30min。药物浓度同方法2。
5、实时荧光定量PCR法(real-timeQ-PCR)检测P16基因mRNA,DNMT3AmRNA的表达情况。收集终浓度为0.2、0.5、1.2mmol/L的DAC分别作用48h后的细胞,提取总RNA,逆转录合成cDNA后,real-time-PCR法检测P16基因mRNA,DNMT3AmRNA的表达。记录各组目的基因及内参基因CT值,应用公式F=2-△△CT计算,△△CT值=(待测组目的基因CT值-待测组内参基因CT值)-(对照组目的基因CT值-对照组内参基因CT值),得相对表达量。DNMT3A、P16基因及内对照基因引物序列:DNMT3A上游引物:5;-TATTGATGAGCGCACAAGAGAGC-3;下游引物:5-GGGTGTTCCAGGGTAACATTGAC-3;片段长度:113bp。P16上游引物:5-CGGAAGGTCCCTCAGACATC-3;下游引物:5-TCATGAAGTCGACAGCTTCCG-3;片段长度:385bp。β-actin上游引物:5-GTGACATTAAGGAGAAGCTG-3;下游引物:5-CTAGAAGCATTTGCGGTGGAC-3;片段长度:510bp。
6、甲基化特异性PCR法(MSP法)检测DAC浓度作用48小时前后P16基因的甲基化状态。药物浓度同方法2。MSP法检测三种不同浓度的DAC作用于U266细胞48h后甲基化状态,设不加药的空白对照组。MSP法过程:经过亚硫酸氢盐处理DNA,DNA片段中未甲基化的胞嘧啶转换为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变。设计针对甲基化及非甲基化位点的引物各一对,PCR扩增。若甲基化引物能扩增出片段,说明该检测位点存在甲基化,若非甲基化引物扩增出片段,说明存在非甲基化。此方法为定性分析法。
7、统计学分析:SPSS13.0软件进行分析,先做正态性分布检测,分组资料的表示用均数±标准差。做方差齐性检测,方差齐同,两组比较应用t检验,多组比较应用单因素方差分析;方差不齐,应用非参数检验。P<0.05为有差异,提示有统计学意义。
结果:
1、DAC对U266细胞增殖抑制的影响
不同终浓度(0.2mmol/L,0.5mmol/L,1.2mmol/L)的DAC作用于U266细胞24h、48h、72h后,分别以时间,剂量为变量,进行单因素方差分析。发现随着药物作用浓度的增加和作用时间的延长,增殖抑制率有明显增高趋势。24h后分别为:5.30±1.08(%),7.50±0.44(%),22.33士2.18(%);48h后分别为:11.17±4.75(%),20.17±5.16(%),30.40±2.26(%);72h后:25.80±6.52(%),43.70±6.71(%),59.33±2.30(%)。各处理组之间进行统计学分析,除低浓度24h和48h组比较P=0.101外,各组间比较均有统计学意义(P<0.05)。DAC抑制U266细胞增殖,并呈时间,剂量依赖性。
2、DAC对U266细胞凋亡的影响
AnnexinV/PI双染法检测结果显示,不同浓度相同时间下细胞凋亡率逐渐增加,提示DAC诱导U266细胞凋亡呈浓度依赖性。24h、48h、72h不同时间相同浓度下,细胞凋亡率逐渐增加,提示呈时间依赖性。对照组、0.2、0.5、1.2mmol/LDAC组作用24h后:8.23±0.70(%)、13.30±0.75(%)、17.38±0.63(%)、27.58±1.32(%);48h后:11.33±1.02(%)、16.75±1.84(%)、25.78±6.27(%)、37.53±1.36(%);72h后:19.25±1.20(%)、27.70±1.85(%)、35.23±3.74(%)、49.18±5.70(%)。随时间延长和药物浓度的增加,统计分析药物组和对照组之间,药物组之间均有统计学差异(P<0.05)。显示DAC可诱导U266细胞凋亡,并呈时间和剂量依赖。实验结果还发现DAC诱导U266细胞凋亡以早期凋亡为主,凋亡率分别是:24h:5.90±0.93(%)、7.43±0.42(%)、11.93±4.02(%)、16.68±4.51(%);48h:6.93±0.53(%)、11.15±1.72(%)、19.98±7.11(%)、30.40±2.36(%);72h:16.70±0.85(%)、19.68±2.84(%)、30.95±5.29(%)、42.75±6.19(%)。并呈时间和剂量依赖。
3、DAC对U266细胞周期的影响
PI染色流式细胞术分析结果显示,DAC作用于U266细胞72小时后,G0/G1期细胞逐渐增多,S期及G2/M期细胞均减少。随浓度增加对照组、0.2、0.5、1.2mmol/L药物组G0/G1期细胞分别为:82.01±1.68(%)、89.21±1.22(%)、92.86±1.13(%)、96.75±0.48(%),统计分析各处理组与对照组,各个处理组间,均有统计学意义(P<0.05)。S期细胞分别为:2.32±0.57(%)、1.19±0.28(%)、0.92±0.37(%)、1.08±0.71(%);非参统计分析P=0.075,无统计学意义。本试验结果显示应用DAC可减少S期细胞,但并没有浓度依赖性,G2/M期细胞分别为:13.87±2.28(%)、9.12±1.52(%)、5.80±0.47(%)、2.02±0.84(%)。统计分析各处理组与对照组,各个处理组间,均有统计学意义(P<0.05)。提示DAC阻滞U266细胞于G0/G1期,并随剂量增加而作用增强。
4、DAC对U266细胞DNMT3AmRNA、P16基因表达量的影响
Q-PCR结果显示,0.2、0.5、1.2mmol/L三种不同浓度的DAC作用于U266细胞48h同对照组相比,DNMT3AmRNA平均表达水平随药物浓度逐渐降低。设对照组为1,目的基因相对表达量分别为0.77±0.13、0.42±0.11、0.24±0.18倍,0.5、1.2mmol/L组比较P=0.204,无明显差别,其余各组比较有统计学差异(P<0.05)。P16mRNA平均表达水平随药物浓度逐渐增高,相对表达量分别为1.67±0.34、2.48±0.37、3.23±0.30倍,各组间比较均有统计学差异(P<0.05)。
5、DAC对U266细胞株P16基因甲基化的影响
MSP法检测发现U266细胞株中存在P16基因启动子区高甲基化,经过DAC处理后,出现甲基化及非甲基化条带,呈现部分甲基化状态。且随着浓度增加,甲基化条带亮度降低,非甲基化条带亮度逐渐增加。提示DAC可部分逆转U266细胞株P16基因甲基化。
结论:
1、DAC抑制U266细胞增殖,并促进U266细胞凋亡,以早期凋亡为主,呈时间和剂量依赖性。
2、DAC能使U266细胞周期阻滞于G0/G1期,进而阻滞细胞的增殖,呈剂量依赖性。
3、DAC能降低DNMT3AmRNA的表达量,增强P16基因mRNA的表达量,并呈剂量依赖性。
4、MSP法检测U266细胞呈现P16基因启动子区高甲基化,DAC可部分逆转P16基因甲基化。