胃癌相關纖維母細胞中miRNAs的表達及對癌細胞遷移和侵襲的影響

閆 玉，王瑞芬，喬 萌，王立峰

胃癌相關纖維母細胞中miRNAs的表達及對癌細胞遷移和侵襲的影響

閆 玉，王瑞芬，喬 萌，王立峰

目的 觀察胃癌相關纖維母細胞(cancer associated fibroblasts, CAFs)中多種微小RNAs(microRNAs, miRNAs)的表達水平，并探討CAFs中miRNA-214的表達對胃癌細胞遷移和侵襲能力的影響。方法 原代培養人胃黏膜正常纖維母細胞(normal fibroblasts, NFs)和胃CAFs，采用RT-PCR檢測NFs和CAFs中多種miRNAs表達水平；利用Transwell小室建立CAFs與胃癌細胞MGC-803相互作用的體外模型，分析CAFs中miRNA-214對MGC-803遷移和侵襲能力的影響。結果 與NFs相比，18種miRNAs在CAFs中的表達均有差異。其中miRNA-214在NFs和CAFs中的表達差異最顯著，且在CAFs中低表達。Transwell遷移和侵襲實驗結果顯示，上調CAFs中miRNA-214的表達水平明顯抑制胃癌細胞MGC-803遷移和侵襲能力(P<0.01)。結論 人胃癌微環境中CAFs和NFs的miRNAs表達差異有顯著性，其中miRNA-214在CAFs中的表達明顯降低；過表達CAFs中的miRNA-214可以顯著降低胃癌細胞的遷移和侵襲能力，在胃癌進展中發揮抑制作用。

胃腫瘤；癌相關纖維母細胞；miRNA-214；遷移；侵襲

癌相關纖維母細胞(cancer associated fibroblasts, CAFs)是腫瘤微環境中最為豐富的間質細胞成分，在腫瘤演進過程中扮演重要角色[1]。研究表明，CAFs中微小RNAs(microRNAs, miRNAs)的異常表達可參與調控腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移等多種生物學行為[2-3]。目前，關于胃CAFs中miRNAs的生物學功能及作用機制研究尚不多見。本文利用RT-PCR技術檢測了原代培養的胃CAFs和正常纖維母細胞(normal fibroblasts, NFs)中18種miRNAs的相對表達水平，根據檢測結果進一步觀察在CAFs和NFs中表達差異最顯著的miRNA-214對胃癌細胞遷移和侵襲的影響，探討其在胃癌進展過程中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料 人胃癌MGC-803細胞系購自中國科學院上海生命研究院細胞資源中心。兔抗人FAP單克隆抗體購自Abcam公司，鼠抗人Cytokeratin單克隆抗體和兔抗人vimentin單克隆抗體購自Dako公司；細胞RNA提取試劑Trizol、PrimeScript RT試劑盒及SYBR Premix Ex Taq試劑盒購自大連寶生物公司(Takara公司)，miRNA引物購自上海生工公司；轉染試劑脂質體Oligofectamine購自GenePharma公司，Lipofeetamine 2000購自Invitrogen公司；用于細胞培養的試劑購自Hyclone公司，Tanswell小室購自美國Corning公司。

1.2 方法

1.2.1 NFs和CAFs的原代培養及純化 自手術室取胃癌組織新鮮標本，同時選取相應的正常胃黏膜作為對照。在無菌操作臺內剪成碎末狀后加入0.1%膠原酶，置于37 ℃溫箱中孵育消化，直至消化液中有大量懸浮的單個細胞或細胞團，然后用200目濾網過濾離心，加入含20%FBS、100 U/mL青霉素、100 μg/mL鏈霉素的DMEM培養基重懸，接種于培養皿中，放置37 ℃、5%CO2培養箱中。48 h后第1次換液，以后每2～3天換液，直至細胞長滿瓶底。然后進行常規細胞傳代，第3代可做細胞鑒定。4～10代的細胞用于后續實驗。

1.2.2 條件培養基的制備 將細胞接種于10 cm培養皿中，置于37 ℃、5%CO2的培養箱中常規培養，待其細胞密度達70%～90%時換用無血清的DMEM培養基8～10 mL繼續培養48 h，收集細胞培養液，3 000 r/min離心20 min，吸取上清-80 ℃凍存備用。

1.2.3 免疫細胞化學染色 常規細胞爬片，4%多聚甲醛固定20 min，設立陰性對照和陽性對照，應用SP法進行免疫細胞化學染色，一抗為兔抗人FAP單克隆抗體, 鼠抗人Cytokeratin單克隆抗體，兔抗人vimentin單克隆抗體，實驗過程嚴格按照試劑盒說明書進行。以胞質中出現黃色或棕黃色顆粒視為陽性染色。

1.2.4 miRNAs的篩選 查閱大量文獻，選擇18個與CAFs相關的miRNAs：miRNA-31、miRNA-155、miRNA-483-3p、miRNA-26a、miRNA-148a、miRNA-93、let-7g、miRNA-106b、miRNA-424、miRNA-149、miRNA-199a、miRNA-21、miRNA-34b、miRNA-101、miRNA-301a、miRNA-145、miRNA-143、miRNA-214。

1.2.5 RT-PCR Ttizol試劑提取細胞總RNA 以500 ng總RNA為模板，用PrimeScript RT試劑盒逆轉錄生成cDNA，并以2 μL cDNA進行擴增，以U6作為內參。所有反應設3個復孔。采用2-△△Ct法計算各組 miRNA的相對表達水平。

1.2.6 miRNA模擬物的轉染 取對數生長期的CAFs細胞每孔1×105個接種于6孔板中，置于37 ℃、5%CO2的培養箱中培養24 h，待其細胞密度達70%～90%時，以轉染試劑Lipofeetamine 2000介導轉染miR-214 mimic及陰性對照加入6孔板中，然后用無血清的Opti-MEM培養基繼續培養4～6 h后，換成完全培養基繼續培養48 h。

1.2.7 Transwell遷移和侵襲實驗 將收集的條件培養基加入下室中，每孔加500 μL。向上室加入200 μL無血清的胃癌細胞MGC-803懸液(細胞數為2×105個)，置于細胞培養箱中培養。48 h后取出小室，用棉簽輕輕擦去上室殘留的細胞，4%多聚甲醛固定20 min，結晶紫染色15 min后，置于倒置光學顯微鏡下觀察，選取上、下、左、右和中心5個視野計數穿膜細胞數并拍照，取其平均數。

1.3 統計學分析 采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析，兩組數據的比較采用獨立樣本t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 NFs和CAFs的鑒定 已純化的NFs細胞形態比較規則，細胞較小，呈長梭形；CAFs雖呈長梭形，但形態差異較大，大小不等，排列紊亂。免疫細胞化學鑒定結果表明，原代培養的NFs和CAFs均表達間葉細胞標志vimentin(圖1A、B)，但均不表達上皮細胞標志Cytokeratin(圖1C、D)。纖維母細胞激活蛋白(fibroblast activation protein, FAP)是CAFs的重要細胞標志物之一，在CAFs中高表達。本組免疫細胞化學結果顯示，CAFs中FAP的蛋白表達量明顯高于NFs(圖1E、F)。以上結果證明實驗成功分離純化了NFs和CAFs。

ABCDEF

圖1 正常纖維母細胞與癌相關纖維母細胞的免疫細胞化學染色鑒定：A.正常纖維母細胞中vimentin陽性；B.癌相關纖維母細胞中vimentin陽性；C.正常纖維母細胞中Cytokeratin陰性；D.癌相關纖維母細胞中Cytokeratin陰性；E.正常纖維母細胞中FAP弱陽性；F.癌相關纖維母細胞中FAP強陽性，SP法

2.2 NFs和CAFs中多種miRNAs的表達差異 在所檢測的18種miRNAs中，miRNA-31在CAFs中的表達明顯增多，約是NFs中的1.7倍；miRNA-214、143和145在CAFs中的表達明顯減少。其中miRNA-214在NFs和CAFs中的表達差異最顯著，其在CAFs中的表達含量約是NFs中的1/4(圖2)，因此選取該miRNA為研究對象進行進一步研究。

圖2 RT-PCR檢測18種miRNAs在正常纖維母細胞和癌相關纖維母細胞中的表達

2.3 miRNA-214轉染效率的驗證 RT-PCR結果顯示，與陰性對照組相比，上調miRNA-214組的CAFs細胞中miRNA-214表達水平是陰性對照組的91.1倍，差異有統計學意義(P<0.01，圖3)，表明轉染成功。

圖3 RT-PCR檢測癌相關纖維母細胞轉染后陰性對照組和上調miRNA-214組中miRNA-214的表達，**P<0.01

2.4 CAFs中miRNA-214上調對胃癌細胞遷移和侵襲能力的影響 Transwell小室遷移實驗結果顯示，用收集的條件培養基培養癌細胞48 h后，上調miRNA-214組穿過濾膜的MGC-803細胞數為(48.7±3.2)，明顯低于陰性對照組(96.3±4.2)(圖4)，差異有統計學意義(P<0.01)，說明miRNA-214具有抑制胃癌細胞遷移的功能。在Transwell小室侵襲實驗中，上調miRNA-214組穿過基質膠和濾膜的MGC-803細胞數為(35.7±3.1)，明顯低于陰性對照組(69.3±5.1)(圖5)，差異有統計學意義(P<0.01)，說明miRNA-214具有抑制胃癌細胞侵襲的功能。

④A④B⑤A⑤B

圖4 癌相關纖維母細胞中miRNA-214表達水平改變對胃癌細胞MGC-803遷移能力的影響：A.陰性對照組；B.上調miRNA-214組 圖5 癌相關纖維母細胞中miRNA-214表達水平改變對胃癌細胞MGC-803侵襲能力的影響：A.陰性對照組；B.上調miRNA-214組

3 討論

腫瘤的發生、發展是多步驟、多因素參與的極其復雜的過程，涉及腫瘤細胞之間、腫瘤細胞與微環境之間的相互作用。而腫瘤細胞與腫瘤微環境之間的相互作用是促進癌細胞侵襲和轉移的重要因素[4]。CAFs是一種活化的纖維母細胞，其作為腫瘤微環境中最重要的一種間質細胞，在腫瘤的惡性進展過程中扮演著重要角色[5]。越來越多的證據表明，CAFs可分泌多種生長因子和細胞因子，通過誘導癌細胞增殖、血管生成和細胞基質降解等作用促進腫瘤生長和侵襲轉移[6-8]。

miRNAs是一類長度約22個核苷酸的小分子單鏈非編碼RNA，通過與靶基因mRNA的3′非編碼區(3′untranslated region, UTR)結合在轉錄后水平調控多種基因的表達，參與腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲和轉移等多種生物學行為，在腫瘤的發生、發展過程中發揮重要功能[9-11]。但以往關于miRNAs的研究主要集中在癌細胞本身。最近研究發現，CAFs中也存在某些miRNAs的異常表達，并通過調控其下游多種靶基因的表達影響腫瘤的進展[12]。如在口腔鱗狀細胞癌CAFs中，miRNA-148a可通過下調Wnt10b降低腫瘤細胞的遷移和侵襲能力，在一定程度上抑制了腫瘤的進展[13]。Tang等[14]在乳腺癌CAFs中研究顯示，miRNA-200s的低表達可增強CAFs的活性，從而促進癌細胞的轉移。本組實驗發現，在所挑選的18個與CAFs相關的miRNAs中，miRNA-214、143和145在CAFs中的表達明顯低于NFs，其中miRNA-214在NFs和CAFs中的表達差異最顯著，說明CAFs中的miRNA-214可能在胃癌的發生、發展過程中發揮重要作用。

現有研究表明，miRNA-214在CAFs中的表達異常與腫瘤的惡性進展密切相關[15]。而胃CAFs中miRNA-214的異常表達對胃癌細胞的生物學行為是否有影響，尚未見相關文獻報道。為證實胃CAFs中miRNA-214對癌細胞遷移和侵襲能力的影響，本實驗將miRNA-214的模擬物及陰性對照分別瞬時轉染至原代分離純化的CAFs中，RT-PCR結果顯示，與陰性對照組相比，上調miRNA-214組的CAFs細胞中miRNA-214表達水平顯著提高，表明轉染成功。然后我們用轉染后的CAFs條件培養基培養胃癌細胞MGC-803，并利用Transwell小室觀察胃癌細胞遷移和侵襲能力變化。結果發現，miRNA-214上調組的CAFs條件培養基能夠有效地降低胃癌細胞MGC-803的遷移和侵襲能力，這說明CAFs中的miRNA-214可能抑制胃癌的進展。

既然胃CAFs中的miRNA-214有抑制癌癥進展的作用，那么胃癌細胞中的miRNA-214又發揮怎樣的功能呢？目前關于miRNA-214在胃癌細胞中的生物學作用存在不同觀點。Wang等[16]檢測了80對正常胃黏膜和癌組織中miRNA-214的表達水平，發現胃癌組織中miRNA-214的表達含量低于正常胃黏膜組織，而且該研究還發現miRNA-214可通過靶向抑制集落刺激因子1(colony stimulating factor 1, CSF1)的表達降低癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力。然而Yang等[17]的研究結果則不同，他們發現miRNA-214可通過靶向抑制PTEN的表達促進胃癌細胞遷移和侵襲，發揮著促癌作用。這可能由于miRNA-214可以靶向調節多個靶基因，通過調控不同的信號傳導途徑發揮不同的生物學功能。但在胃癌細胞中miRNA-214的哪個靶基因發揮主要作用，還需更多的分析。

綜上所述，本實驗初步證實miRNAs在胃CAFs與NFs中的表達具有差異性，其中miRNA-214在CAFs中的表達顯著低于NFs。進一步研究結果表明，miRNA-214在胃CAFs中的過表達能夠降低胃癌細胞遷移和侵襲的能力，可能發揮抑制腫瘤進展的作用。我們后續將對miRNA-214在胃CAFs中的具體作用機制進行深入探討。

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Expression miRNAs in cancer associated fibroblasts of gastric cancer and their effects on the migration and invasion

YAN Yu, WANG Rui-fen, QIAO Meng, WANG Li-feng
(DepartmentofPathology,XinhuaHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversitySchoolofMedicine,Shanghai200092,China)

Purpose To investigate various microRNAs (miRNAs) expression levels in cancer associated fibroblasts (CAFs) of gastric cancer, and to explore the effects of miRNA-214 in CAFs on the invasion and migration of gastric cancer cells. Methods The primary CAFs were isolated from human gastric tumor tissues, while the normal fibroblasts (NFs) were from adjacent normal gastric mucosa tissues. Real-time quantitative PCR (RT-PCR) was performed to detect the expression level of miRNAs in CAFs and NFs. The interaction modelinvitrobetween CAFs and MGC-803 (a gastric cancer cell line) was established by Transwell chamber, and then the effects of miRNA-214 in CAFs on MGC-803 invasion and migration were analyzed. Results It was found that the expression level of 18 kinds of miRNAs in CAFs was different. Moreover, the expression level of miRNA-214 in CAFs was most observably decreased compared with NFs. Further studies indicated that over-expression of miRNA-214 in CAFs could markedly inhibit the migration and invasion ability of gastric cancer cellsinvitro. Conclusion The expression of miRNAs was different between CAFs and NFs, and the miRNA-214 expression in CAFs is markedly reduced compared with NFs. The over-expression of miRNA-214 in CAFs could significantly inhibit the migration and invasion ability of gastric cancer cells. Therefore, miRNA-214 in CAFs might act as a tumor suppressor in gastric cancer progression.

gastric neoplasms; cancer associated fibroblasts; miRNA-214; invasion; migration

上海交通大學醫學院附屬新華醫院院級課題(15YJ10)、上海市衛生和計劃生育委員會青年項目(20154Y0145)、上海交通大學醫工交叉課題(YG2016QN72)

上海交通大學醫學院附屬新華醫院病理科，上海 200092

閆 玉，女，碩士，碩士研究生。Tel: (021)25077217，E-mail: 461529177@qq.com 王立峰，女，博士，主任醫師，通訊作者。E-mail: wanglifeng@xinhuamed.com.cn

時間：2017-6-20 11:17 網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1073.R.20170620.1117.003.html

R 735.2

A

1001-7399(2017)06-0601-05

10.13315/j.cnki.cjcep.2017.06.003

接受日期：2017-03-27