長鏈非編碼RNA HOXA11-AS靶向miR-506-3p調控食管癌細胞增殖和凋亡的機制

徐萌博 趙天增 楊金華

(南陽醫(yī)學高等專科學校第一附屬醫(yī)院普胸外科,河南 南陽 473058)

長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類長度大于200 bp的非編碼RNA，具有調節(jié)多種生物過程的潛能，目前已在多種類型腫瘤中發(fā)現lncRNA表達存在異常，作為腫瘤診斷、預后及靶向治療的潛在因子備受關注〔1，2〕。研究報道，lncRNA HOXA11-AS在胃癌〔3〕、結直腸癌〔4〕、宮頸癌〔5〕等腫瘤中表達上調，與腫瘤進展有關，被認為是腫瘤進展的潛在生物學標志物。

微小RNA(miRNA)是一類長度約22 bp的內源性非編碼小分子RNA，在調控腫瘤進展和放化療敏感性中都有良好應用前景，是潛在的腫瘤分子標志物〔6〕。miR-506被證實在肝癌〔7〕、胃癌〔8〕、結腸癌〔9〕等多種類型癌癥中，作為腫瘤抑制因子參與調控細胞增殖、分化、遷移和侵襲。Yao等〔10〕報道，miR-506在食管癌組織和細胞系中表達下調，而過表達miR-506通過靶向癌基因CREB1抑制食管癌細胞增殖，在食管癌中起抑癌作用。

近年來，lncRNA與miRNA的調控作用為探討腫瘤發(fā)生發(fā)展過程和腫瘤靶向治療提供了新方向和新途徑。但目前HOXA11-AS對食管癌細胞增殖和凋亡的影響及其在食管癌細胞中與miR-506是否存在靶向調控關系鮮有報道。本研究以食管癌細胞株Eca-109為研究對象，探討HOXA11-AS對食管癌細胞增殖和凋亡的影響及與靶向miR-506-3p的關系。

1 材料與方法

1.1細胞株 食管癌細胞株Eca-109和人正常食管上皮細胞株HEEC由中國科學院上海細胞庫提供。

1.2主要試劑 胎牛血清和RPMI1640培養(yǎng)基購自上海遠慕生物科技有限公司；胰蛋白酶購自北京索萊寶科技有限公司；噻唑藍(MTT)溶液和二甲基亞砜購自北京索萊寶科技有限公司；Annexin V-FITC/PI雙染細胞凋亡檢測試劑盒購自碧云天生物技術研究所；Trizol試劑購自Invitrogen公司；雙熒光素酶檢測試劑盒購自碧云天生物技術研究所；陰性對照小干擾RNA(siRNA-NC)、HOXA11-AS-siRNA、pcDNA3.1空載體、pcDNA3.1-HOXA11-AS、miRNA陰性對照(miR-NC)、miR-506-3p-mimics、miRNA-inhibit陰性對照(anti-miR-NC)、miR-506-3p-inhibit(anti-miR-506-3p)均購自北京普爾普樂生物技術有限公司。

1.3細胞培養(yǎng) 將適量人食管癌細胞和正常食管上皮細胞懸液加入含10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)基，置于37℃，5% CO2，濕度70%～80%的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。第2天換液，檢測細胞密度達80%～90%時，用0.25%胰蛋白酶消化細胞，進行傳代培養(yǎng)。取第3～4代對數生長期的細胞用于后續(xù)實驗。

1.4細胞轉染、分組 將食管癌細胞隨機分為si-NC組(轉染siRNA-NC)、si-HOXA11-AS組(轉染HOXA11-AS-siRNA)、pcDNA組(轉染pcDNA3.1空載體)、pcDNA-HOXA11-AS組(轉染pcDNA3.1-HOXA11-AS)、miR-NC組(轉染miR-NC)、miR-506-3p組(轉染anti-miR-506-3p)、si-HOXA11-AS+anti-miR-NC組(共同轉染HOXA11-AS-siRNA和anti-miR-NC)、si-HOXA11-AS+anti-miR-506-3p組(共同轉染HOXA11-AS-siRNA和anti-miR-506-3p)。轉染方法參照Lipofectamine 2000轉染試劑說明書進行。轉染24 h檢測轉染成功后，更換培養(yǎng)基，繼續(xù)培養(yǎng)24 h用于后續(xù)實驗。

1.5MTT法檢測細胞增殖 用胰酶消化收集si-NC組、si-HOXA11-AS組、miR-NC組、miR-506-3p組、si-HOXA11-AS+anti-miR-NC組和si-HOXA11-AS+anti-miR-506-3p組食管癌細胞，用完全培養(yǎng)基將細胞制成3×104個/ml的單細胞懸液，接種于96孔板，放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，分別于培養(yǎng)24、48、72 h加入20 μl MTT溶液，繼續(xù)培養(yǎng)4 h，吸除培養(yǎng)孔中上清培養(yǎng)液，加入150 μl二甲基亞砜，低速震蕩10 min。酶標儀上檢測每孔490 nm波長處光密度(OD)值。

1.6流式細胞儀檢測細胞凋亡 調整“1.3”中各組細胞懸液密度為2×105個/ml，取1 ml細胞懸液加入無菌離心管中，1 000 r/min離心5 min，棄上清，用磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌細胞2次，加入1倍結合緩沖液重懸細胞，按照Annexin V-FITC/PI雙染細胞凋亡檢測試劑盒說明書，先加入5 μl Annexin V-FITC混勻，后加入10 μl PI混勻，室溫避光反應10～15 min。1 h內進行流式細胞儀檢測細胞凋亡率。

1.7RT-qPCR檢測細胞中HOXA11-AS和miR-506-3p表達 收集對數生長期的正常食管上皮細胞和食管癌各組細胞，加入Trizol試劑抽提總RNA，紫外分光光度計檢測RNA提取質量并進行定量，使用Takara逆轉錄試劑盒合成cDNA，以cDNA為模板，采用SYBR Green法進行qPCR。HOXA11-AS的qPCR反應程序：95℃預變性10 min；95℃變性15 s，60℃退火1 min，共40個循環(huán)。miR-506-3p的qPCR反應程序：95℃預變性10 min；95℃變性1 min，60℃退火30 s min，共40個循環(huán)。結果以U6為內參，采用2-△△Ct法計算HOXA11-AS和miR-506-3p相對表達水平。

1.8雙熒光素酶報告基因實驗 生物信息學軟件TargetScan預測miR-506-3p是HOXA11-AS的靶基因。本研究將HOXA11-AS的3′UTR區(qū)(WT-HOXA11-AS)和突變3′UTR區(qū)(MUT-HOXA11-AS)與雙熒光素載體(pMIR-Report Luciferase載體)連接，分別與miR-NC、miR-506-3p-mimics共轉染食管癌細胞，使用雙熒光素酶檢測試劑盒和GloMax 20/20 發(fā)光檢測儀檢測熒光素酶活性。

1.9統(tǒng)計學分析 采用SPSS19.0軟件進行方差分析、LSD-t檢驗。

2 結 果

2.1HOXA11-AS和miR-506-3p在食管癌Eca-109細胞和正常食管上皮細胞HEEC中的表達 RT-qPCR結果顯示，與正常食管上皮細胞HEEC比較，食管癌Eca-109細胞中HOXA11-AS表達明顯上調，miR-506-3p表達明顯下調(P<0.05)。見表1。

表1 HOXA11-AS和miR-506-3p在Eca-109細胞和HEEC細胞中的表達

2.2抑制HOXA11-AS表達對食管癌Eca-109細胞增殖的影響 與si-NC組比較，si-HOXA11-AS組食管癌中HOXA11-AS表達水平明顯降低(P<0.05)；MTT實驗結果顯示，細胞培養(yǎng)48、72時，si-HOXA11-AS組食管癌細胞增殖活性較si-NC組明顯下降(P<0.05)。見表2。

表2 抑制HOXA11-AS表達對食管癌Eca-109細胞增殖的影響

2.3抑制HOXA11-AS表達對食管癌Eca-109細胞凋亡的影響 流式細胞儀檢測結果顯示，與si-NC組〔7.61%±0.64%〕比較，si-HOXA11-AS組食管癌細胞凋亡率(20.13%±2.07%)明顯升高(t=10.009，P=0.001)。

2.4HOXA11-AS靶向調控miR-506-3p的表達 生物信息學軟件分析HOXA11-AS的3′UTR區(qū)能夠與miR-506-3p靶向結合。見圖1。

雙熒光素酶報告基因實驗結果，與miR-NC組比較，miR-506-3p組WT-HOXA11-AS活性明顯被抑制(P<0.05)，MUT-HOXA11-AS活性比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表3。RT-qPCR實驗結果，與si-NC組(0.47±0.05)比較，si-HOXA11-AS組細胞中miR-506-3p表達(1.02±0.09)明顯升高(P<0.05)；與pcDNA組(0.54±0.05)比較，pcDNA-HOXA11-AS組細胞中miR-506-3p表達(0.21±0.03)明顯降低(P<0.05)。

圖1 HOXA11-AS的序列中含有與miR-506-3p互補的核苷酸序列

表3 雙熒光素酶報告實驗

2.5miR-506-3p過表達對食管癌Eca-109細胞增殖和凋亡的影響 與miR-NC組比較，miR-506-3p組食管癌細胞中miR-506-3p表達水平顯著升高(P<0.05)，培養(yǎng)48 h和72 h時細胞增殖活性明顯降低，細胞凋亡率明顯升高(P<0.05)。見表4。

表4 miR-506-3p過表達對食管癌Eca-109細胞增殖和凋亡的影響

2.6抑制miR-506-3p表達逆轉了抑制HOXA11-AS表達對Eca-109細胞增殖和凋亡的影響 與si-HOXA11-AS+anti-miR-NC組比較，si-HOXA11-AS+anti-miR-506-3p組食管癌細胞凋亡率明顯降低(P<0.05)，細胞培養(yǎng)48、72 h時增殖活性明顯增加(P<0.05)。見表5。

表5 抑制miR-506-3p表達逆轉了抑制HOXA11-AS表達對Eca-109細胞增殖和凋亡的影響

3 討 論

我國是全球食管癌高發(fā)地區(qū)，食管癌發(fā)病率和死亡率約占全球的50%，是我國癌癥死亡的重要原因之一〔11〕。食管癌預后較差，據報道食管癌在發(fā)達國家的5年生存率約為18%，而在多數發(fā)展中國家其5年生存率不足5%〔12，13〕。近年來隨著分子靶向藥物在腫瘤中的研發(fā)應用，食管癌的分子靶向治療也取得了一定進展，但仍存在明顯不足，迫切需要尋找特異性更好、更有針對性的分子靶點，指導結腸癌早期診斷、治療及預后評估。

lncRNA HOXA11-AS是新發(fā)現的具有致癌性的lncRNA，可通過與miRNA、細胞周期和凋亡相關蛋白等互作促進腫瘤進展〔14〕。孫曉燕等〔15〕報道，HOXA11-AS在食管癌組織和細胞中表達上調，與食管癌組織學分級和淋巴結轉移有關，是患者不良預后的獨立危險因素。本研究結果提示，HOXA11-AS可能是食管癌靶向治療的靶點。以往研究表明miR-506-3p在腫瘤中多被下調，通過靶向癌基因、細胞周期等起到腫瘤抑制劑的作用。Guo等〔16〕報道，miR-506-3p在非小細胞肺癌組織和細胞系中表達下調，與腫瘤大小、TNM分期和淋巴結轉移呈負相關，與患者不良預后有關，其作用與靶向癌基因COTL1有關。Jiashi等〔17〕報道，骨肉瘤中miR-506-3p表達抑制導致Ras相關蛋白RAB3D表達增加，進而導致細胞周期相關蛋白活性增加，導致骨肉瘤細胞增殖和轉移，而過表達miR-506-3p有效抑制腫瘤細胞增殖。本研究結果說明miR-506-3p在食管癌中也發(fā)揮腫瘤抑制作用。

隨著人類基因組中非編碼RNA研究的深入，越來越多的證據表明，lncRNA和miRNA在腫瘤發(fā)生發(fā)展中存在相互調控關系，對腫瘤早期診斷、治療等具有重要指導意義〔15～18〕。Huang等〔19〕報道，lncRNA NEAT1在胰腺癌中起致癌作用，通過靶向負調控miR-506-3p促進胰腺癌進展。提示靶向lncRNA-miRNA具有腫瘤診斷、治療的潛能。本研究通過生物信息學軟件分析和相關實驗證實，食管癌細胞中HOXA11-AS表達上調能夠靶向抑制miR-506-3p表達。進一步分析發(fā)現，與單獨抑制HOXA11-AS的食管癌細胞相比，同時抑制HOXA11-AS和miR-506-3p，食管癌細胞增殖能力恢復，細胞凋亡率明顯降低，說明抑制HOXA11-AS對食管癌細胞增殖和凋亡的影響與miR-506-3p表達有關。

綜上，食管癌細胞中l(wèi)ncRNA HOXA11-AS表達上調，抑制HOXA11-AS能夠有效抑制食管癌細胞增殖并誘導細胞凋亡，其作用機制可能與靶向負調控miR-506-3p的表達有關。本研究結果表明，HOXA11-AS是食管癌靶向治療的潛在靶點，并為HOXA11-AS在食管癌靶向治療中的應用提供了實驗基礎，但其靶基因miR-506-3p對食管癌細胞增殖和凋亡的影響機制尚需進一步探討。