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microRNAs(miRNAs)是一类长19~25个核苷酸,内源性非编码的单链小分子RNA,在物种间高度保守。miRNAs参与肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡及转移过程,其突变、缺失及表达水平的异常与人类肿瘤的发生、发展密切相关。
大量关于miRNAs表达水平改变的文献报道,均是基于某一种肿瘤,检测其miRNAs表达谱的改变。本研究中,目标miRNAs是通过查阅大量文献,筛选出人类肿瘤相关miRNAs的信息,并加以对比和分析,找出与人类肿瘤相关性较大,但目前研究得尚不透彻,因而具有潜在研究价值的miRNAs。本研究筛选出miR-100、miR-148a、miR-181a、miR-200a、miR-200c和miR-218等六种目标miRNAs。其中miR-100、miR-148a、miR-181a、和miR-218在多种肿瘤中表达水平下调,发挥抑癌基因的作用。miR-200a和miR-200c同属miR-200家族,miR-200a在大多数肿瘤中表达下调,在少部分肿瘤中表达上调,miR-200c在胰腺癌细胞和组织中抑制肿瘤侵袭,但促进肿瘤增殖。因此,关于miR-200a和miR-200c在众多肿瘤中的表达情况,其发挥癌基因还是抑癌基因的作用,仍存在争论,需进一步深入研究。此外,还有文献报道,miR-148a、miR-200c与肿瘤耐药有关,miR-218与乳头瘤病毒有关。
real-timePCR检测miRNAs,是目前应用得最为广泛的方法,其重复性好,需要的样本量小且定量准确。因此,本实验将用real-time PCR法检测目标miRNAs在不同来源、不同类型肿瘤细胞中的表达水平,并在肺癌及乳腺癌组织中进行验证,比较表达差异、分析生物学意义。
材料与方法:
一、细胞及组织标本收集
所有细胞株均为本实验室保存,包括27株人肿瘤细胞,2株人正常上皮细胞。乳腺癌组织收集自中国医科大学附属第一、第四医院乳腺外科,是2009年3月至2010年12月间手术切除、病理诊断明确的10例乳腺癌及其相应的癌旁组织。肺癌组织收集自中国医科大学附属第一医院胸外科,是2010年12月至2011年2月间手术切除、病理诊断明确的10例肺癌及其相应癌旁组织。患者术前均未接受化疗及放疗。
二、试剂和仪器
miRNA提取试剂盒购自北京百泰克公司;RT-PCR试剂和real-timePCR试剂盒购自TAKARA公司。仪器有超净工作台、细胞培养箱、恒温水浴箱、超微量核酸蛋白测定仪、PCR扩增仪、Mx3000p Real-time PCR仪、显微镜等。
三、方法
通过查阅大量文献,并经过对比分析,筛选出人类肿瘤相关的目标miRNAs,用real-timePCR法检测其在人不同肿瘤细胞株中、人乳腺癌组织中、人肺癌组织中的表达水平。反转录的茎环引物由作者设计,并验证特异性和灵敏度。采用目前较为公认的TargetScan、miRanda、PicTar等生物信息学软件预测系统,预测目标miRNAs作用的靶mRNAs和可能的生物学功能。
结果:
1、目标miRNAs在人不同肿瘤细胞中的表达差异
1.1与人正常支气管上皮细胞相比,肺癌细胞中miR-181a、miR-200a和miR-218的表达水平下调。
1.2与人正常乳腺上皮细胞相比,乳腺癌细胞中miR-100、miR-148a、miR-181a、miR-200a、miR-200c和miR-218的表达水平均有所下调。
1.3与乳腺癌细胞MCF7相比,阿霉素耐药株MCF7/ADR中miR-148a、miR-200a、和miR-218的表达水平分别升高了14.7倍,25.8倍和1438.1倍,但仍低于正常乳腺上皮细胞MCF10A。通过生物信息学预测系统,发现miR-200a和miR-218与乳腺癌耐药蛋白BCRP的mRNA3UTR区存在结合位点。
1.4 miR-100和miR-181a在不同来源、不同类型肿瘤细胞中的表达水平平行相关。
2、目标miRNAs在肺癌、乳腺癌及相应癌旁组织中的表达差异
2.1目标miRNAs在肺癌及相应癌旁组织中的表达
2.1.1在10例肺癌旁组织中,miR-181a、miR-200a和miR-218的平均表达水平为0.381,0.371,0.291;在相应的10例肺癌组织中,平均表达水平为0.342,0.345,0.112。。
2.1.210对肺癌及癌旁组织中,miR-218在肺癌组织中的表达水平低于相应的癌旁组织(9/10),其他目标miRNAs表达水平未见差异
2.2目标miRNAs在乳腺癌及其相应癌旁组织中的表达
2.2.1在10例乳腺癌旁组织中,miR-100、miR-148a、miR-181a、miR-200a、miR-200c和miR-218的平均表达水平分别为1.705,0.747,1.302,0.710,0.899,和0.174;在相应的10例乳腺癌组织中,平均表达水平为0.336,0.758,0.477,0.916,1.157,0.059。
2.2.210对乳腺癌及癌旁组织中,miR-100(8/10),miR-181a(6/10)和miR-218(7/10)在癌组织中的表达水平低于其相应的癌旁组织,其他目标miRNAs表达水平未见差异。
3、目标miRNAs在肿瘤细胞及组织中表达水平的相关性分析
3.1分析6种miRNAs在肿瘤细胞中的总体表达水平发现:miR-100和miR-181a在人肿瘤细胞中的总体表达水平较高,平均值分别为0.354和0.189;miR-148a、miR-200a、miR-200c和miR-218在人肿瘤细胞中的总体表达水平较低,平均值分别为0.039,0.050,0.082和0.029。
3.2比较6种miRNAs在乳腺癌及其相应癌旁组织中的总体表达水平,发现在乳腺癌旁组织中miR-100和miR-181a的总体表达水平较高,说明其在癌旁组织中的表达基线原本较高;miR-148a、miR-200a、miR-200c和miR-218的总体表达水平较低,尤以miR-218表达水平最低,说明其在癌旁组织中的表达基线原本较低。在乳腺癌组织中,miR-100和miR-181a与癌旁组织相比表达水平有所下调,但由于其在癌旁组织中的表达基线较高,仍然高于miR-148a、miR-200a、miR-200c和miR-218在乳腺癌及癌旁组织中的表达。其中miR-218在乳腺癌旁组织中的表达水平最低,在癌组织中又进一步下降,因而远低于miR-100和miR-181a。
3.3目标miRNAs在肿瘤细胞及乳腺癌组织中总体表达水平差异及相关性:miR-100和miR-181a在乳腺癌旁组织中的基线水平较高,尽管在肿瘤细胞及乳腺癌组织中表达下降,但仍有较高的表达水平;miR-148a、miR-200a、miR-200c和miR-218在乳腺癌旁组织中的基线水平较低,所以在肿瘤细胞及乳腺癌组织中表达总体水平也较低,其中以miR-218低表达最为明显。
结论:
1、miR-218在肺癌细胞和组织中表达水平均下降。
2、miR-100、miR-181a和miR-218在乳腺癌细胞和组织中表达水平均下降。
3、miR-148a、miR-200a和miR-218在乳腺癌耐阿霉素细胞株中表达水平升高,但低于正常乳腺上皮细胞。miR-200a和miR-218与乳腺癌耐药蛋白BCRP的编码基因ABCG2的mRNA的3UTR区存在作用靶点,可能由于BCRP的高表达而反应性表达升高。
4、miR-100和miR-181a在人肿瘤细胞和乳腺癌组织中的总体表达水平呈现平行相关性,且均高于miR-148a、miR-200a、miR-200c、miR-200c和miR-218等的表达水平。