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背景与目的: 长链非编码 RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类转录本长度超过200nt的RNA,其本身并不编码蛋白质,而是以RNA的形式在多种层面上调控基因的表达水平。越来越多的研究表明,lncRNA不仅参与物种进化、胚胎发育、物质代谢、基因组印记等,而且异常表达的lncRNA与人类疾病密切相关,尤其在肿瘤的发生、发展过程中发挥了重要的调控作用。肺癌的发病率和死亡率位居全球居民癌症的首位,在中国等远东国家肺癌的发病率呈逐年上升趋势,吸烟和二手烟暴露是其主要环境危险因素,并且约90%的肺癌发生与吸烟相关。作为多环芳(香)烃(polycyclic aromatic hydrocarbon)家族典型代表的苯并[a]芘(benzo(a)pyrene,B[a]P)是吸烟产生的主要的致癌物之一。苯并[a]芘经过体内代谢转化形成的活性代谢产物反式-7,8-二羟-9,10-环氧苯并芘(anti-benzo(a)pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide,anti-BPDE)已被证实具有强烈的致癌性,但对其致癌作用机制还不完全明了。白藜芦醇(resveratrol)是一种由植物合成的对抗外来病原的多酚类化合物,广泛存在于多种植物体内,在癌症的化学预防和治疗中具有特殊的功能。已有研究表明 microRNA在白藜芦醇的抗癌过程中发挥了重要作用,这为我们研究白藜芦醇的抗癌作用机制提供了新的线索。本课题即是研究白藜芦醇抗癌过程中异常表达的lncRNA在肺癌化学预防及治疗中的作用,揭示lncRNA在恶变的支气管上皮细胞和肺癌细胞株中的功能。 方法: 1.白藜芦醇对肺癌细胞及恶变的支气管上皮细胞生长的影响以不同浓度的白藜芦醇处理人肺癌细胞株A549细胞及aiti-BPDE诱导恶变的人支气管上皮细胞,处理48 h后用CCK-8试剂和酶标仪检测细胞的生长情况。检测步骤按试剂盒说明书执行。 2.白藜芦醇诱导lncRNA表达谱改变 A549细胞经25μmol/L的白藜芦醇处理48 h后利用lncRNA基因芯片分析给予化学预防剂白藜芦醇处理前后lncRNA表达谱的改变。 3. lncRNA表达水平的检测用SYBR Green染料法对lncRNA进行qRT-PCR定量检测。 4.瞬时转染小分子干扰RNA(siRNA)利用脂质体Lipofectamine-2000将siRNA导入细胞,转染步骤按试剂盒说明书执行。待细胞转染48 h后收获细胞,提取细胞总RNA进行qRT-PCR定量检测干扰效率。 5.细胞增殖实验把待转染细胞按3×103个/孔的密度接种于96孔板,24 h后分组进行细胞转染。转染48 h后,在酶标仪上用CCK-8试剂盒检测每组细胞的增殖能力。检测步骤按试剂盒说明书执行。 6.细胞周期检测将待转染细胞无血清培养24 h后,利用脂质体Lipofectamine-2000将siRNA导入细胞,48h后消化收集细胞,经PI染色后,用流式细胞仪进行细胞周期检测。 7.细胞凋亡实验细胞转染48 h后,用0.25%不含EDTA的胰酶消化液收获细胞,用Annexin V-FITC试剂盒和流式细胞仪检测细胞凋亡率。 8. shRNA稳定转染利用脂质体 Lipofectamine-2000将shRNA导入细胞,转染步骤按试剂盒说明书进行。转染24 h后,用400μg/ml的G418进行筛选,约2月后收获细胞并提取细胞总RNA进行qRT-PCR定量检测干扰效率。 9.软琼脂集落形成实验每孔加2 ml0.3%低熔点琼脂糖细胞混合液(1000个cell/孔)于已铺好含2 ml0.6%底层琼脂的6孔板里,放置培养箱中培养2周后,计数大于50个细胞的克隆。 10.裸鼠成瘤试验将培养好的各转染组细胞用胰酶消化收获,离心后用PBS溶液重悬,计数细胞密度并调整各组细胞密度统一,在每只 BALB/c裸鼠的腹股沟皮下注射200μl约含4×106个细胞的细胞悬液。密切观察成瘤情况,并每周测量肿瘤体积,4周后处死裸鼠,取出肿瘤测量并称重。 11.统计分析采用SPSS13.0统计软件进行统计分析。数据以 sx±表示,所有试验数据均至少3次重复。两组间比较用双侧Student’s t-test;3组以上的比较采用单因素方差分析,所有检验均以双侧P﹤0.05为差异有统计学意义。 结果: 1.白藜芦醇抑制A549细胞及16HBE-T细胞的生长0-100μmol/L的白藜芦醇处理A549细胞及16HBE-T细胞48 h后细胞增殖受到明显抑制,并且呈现剂量依赖关系。 2.白藜芦醇处理前后lncRNA表达谱改变 A549细胞经25μmol/L的白藜芦醇处理48 h后进行lncRNA基因芯片分析,发现21个lncRNA表达上调、19个lncRNA表达下调。选取下调表达最明显的AK001796进一步研究其功能。 3. AK001796的表达水平检测与DMSO溶剂对照组相比,25μmol/L白藜芦醇处理48 h后的A549细胞、H446细胞和恶性转化的16HBE-T细胞中AK001796的表达水平均明显下调。而与正常人支气管上皮细胞16HBE和BEAS-2B细胞相比,A549细胞、H446细胞和16HBE-T细胞中AK001796明显高表达。 4.转染siRNA及shRNA后AK001796的表达变化 A549细胞、H446细胞和16HBE-T细胞转染siRNA48 h后及shRNA筛选约2月后,AK001796的表达水平均明显下调,选取干扰效果最佳的siRNA-3进行后续研究。 5.转染后细胞增殖能力改变转染48 h后,siRNA-3组处理的A549细胞(60.06±4.00)%及H446细胞(84.06±4.00)%和16HBE-T细胞(65.02±5.35)%的细胞活力显著下降,与siRNA-NC组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。 6.转染后细胞周期分布改变转染48 h后,siRNA-3组处理的A549细胞和16HBE-T细胞的G2/M期和S期细胞比例明显减少,而G0/G1期细胞比例则明显增多,与siRNA-NC组相比差异均具有统计学意义(P<0.05)。 7.转染后细胞凋亡率检测转染48 h后,siRNA-3组处理的A549细胞和16HBE-T细胞的凋亡率与siRNA-NC组相比差别无统计学意义(P>0.05)。 8.软琼脂集落形成实验 A549细胞shRNA转染组集落形成率降低到(29.33±4.16),与shRNA-NC组(65.00±10.54)相比差别有统计学意义(P<0.05)。 9.裸鼠成瘤实验 A549细胞shRNA转染组的肿瘤重量(80.20±42.08 mg)和肿瘤体积(152.54±57.37 mm3)均明显低于 shRNA-NC组的重量(271.56±115.84 mg)和体积(455.01±214.03 mm3),差异均具有统计学意义(P<0.05)。 结论: 1.在肺癌细胞株和恶性转化的人支气管上皮细胞16HBE-T中AK001796均高表达,经白藜芦醇处理后均低表达。 2. AK001796表达水平改变会影响肺癌细胞株及16HBE-T细胞的生物学特征。 3.下调AK001796在肺癌细胞株及16HBE-T细胞中的表达水平能抑制细胞增殖,降低细胞恶性程度,AK001796具癌基因样作用。 4. AK001796在白藜芦醇处理后表达下调,可以作为肺癌化学预防、治疗的潜在靶点。