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背景与目的: 据2008年数据显示:肺癌居全球男性被确诊癌症的第一位,是男性癌症死亡的首要原因;它居女性被确诊的癌症的第四位和癌症死因第二位。肺癌占总癌症发病率的13%(160万),占癌症死亡病例总数的18%(140万)。虽然在肺癌的诊断和治疗上取得了很大的进步,但其生存率仍然很低。吸烟是肺癌的主要危险因素,吸烟占全球男性肺癌负担的80%,占女性负担的50%的。而其他已知的肺癌的危险因素包括接触到一些职业和环境致癌物,如石棉,砷,氡,和多环芳香烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAH)化学物等。苯并[a]芘(benzo(a)pyrene,B[a]P)是PAH家族的典型代表。B(a)P是强致癌物质,环境世界卫生组织认为它是一个被标志的有潜在致癌作用的的PAH。B[a]P体内代谢活化后成更具有致癌作用的反式-7,8-二羟-9,10-环氧苯并芘(anti-benzo(a)pyrene-7,8-diol-9,10-epoxide,anti-BPDE)。据报道,反式二羟环氧苯并芘能引起基因突变,细胞毒性,并抑制DNA合成,可使与癌症相关的基因的激活或灭活。 人类基因组序列表明,蛋白编码基因大约有26,588。根据最近的报道,哺乳类动物基因组编码大于1,000长片段非编码RNA(lncRNA),这些RNA在哺乳类动物里具有保守性。这些基因的进化保守性暗示它们具有一定的功能。长片段非编码RNA的基因表达类型提示他们在进化过程中起一定的作用,包括细胞周期,免疫监视,胚胎干细胞的全能性等。 对长片段非编码RNA的研究揭示:lncRNA可能在肿瘤的发生和发展进程中起重要的作用,尽管其作用机制尚未明了。MALAT-1是其中一个研究得比较清楚的lncRNA。MALAT-1不仅在具有高转移性的非小细胞肺癌(NSCLC)里面高表达,而且在一些人类的肺、乳腺、胰腺、结肠及前列腺等的实体肿瘤里面表达升高。虽然这些研究已经充分表明MALAT-1在肺癌里面所起的关键作用,但是其他的lncRNA在肺癌里所起的作用研究仍缺乏。 为了更好的了解其他lncRNAs的功能,本实验室构建了anti-BPDE诱导恶性转化人支气管上皮细胞(16HBE-T)。我们发现一些lncRNA和mRNAs在16HBE-T表达异常。这是第一次用体外实验和体内实验的方法研究lncRNAs在anti-BPDE恶性转化细胞中的功能。本研究结果可以增加我们对lncRNA在anti-BPDE恶性转化细胞中进程中的重要作用的理解,也可以为化学致癌提供有效的治疗策略。 方法: 1.芯片检测用公司合成的芯片进行差异基因的筛选以Fold change大于2倍或小于0.5倍的标准进行差异基因筛选。用SAM(Significance Analysis of Microarrays)软件进行差异基因的分析,FDR控制在5%以内,再以Fold change大于2倍或小于0.5倍的标准筛选差异基因。 2.差异基因表达水平的检测用SYBR Green染料法分别对其进行qRT-PCR定量检测。 3. siRNA瞬时转染用Lipofectamine-2000将siRNA按说明书的转染步骤导入16HBE-T细胞。siRNA敲除效果用qRT-PCR定量检测,确定其有效序列。 4.细胞增殖实验于96孔板每孔接种3×103个细胞,隔天进行转染siRNA。用CCK-8试剂盒检测分别于转染6h、12h、24h、48h和72h后检测细胞增殖能力。 5.平板克隆实验把对数生长期的细胞消化成单个细胞悬液,按每孔100个接种于6孔板中,14天后肉眼观察可见克隆出现并终止实验。用0.1%结晶紫染色后,计数克隆数。 6.细胞周期实验转染siRNA前,先用无血清培养细胞24h使其周期同步化,转染48h后收集细胞进行检测,PI染色后于流式细胞仪检测中细胞周期。 7.凋亡实验 siRNA转染处理48h后,用0.25%不含EDTA的胰酶消化液收集细胞,用Annexin V-FITC按试剂盒说明书进行处理后用流式细胞仪检测细胞凋亡率。 8.细胞侵袭试验转染24h后,用胰酶消化并制成单个细胞悬液,于每孔5×104个/孔的细胞密度接种于Transwell用的24孔板的上室,24h后计数细胞侵袭率。 9.细胞划痕实验细胞转染24h后,待细胞汇合率为100%时,用吸头垂直在平板上划线。把脱落的细胞冲洗干净,37℃无血清培养24h,每6h检测一次,显微镜下拍照。 10.稳定转染用500ug/ml的G418筛选细胞,14天左右挑单克隆,细胞大量扩增以后对细胞进行鉴定。 11.软琼脂实验于6孔板每孔先铺好含2ml0.6%底层琼脂,再于每孔加2 ml含细胞混合液(1000个cell/孔)的0.3%低熔点琼脂糖于上层,常规培养21天后,计数克隆数(>50个细胞)。 12.裸鼠成瘤实验用PBS把已用胰酶消化的细胞洗涤两遍后重悬,于4周龄的BALB/c裸鼠腹股沟皮下注射150μl约含5×106个细胞的细胞悬液。每天观察其成瘤情况,成瘤后每3天测量肿瘤体积,21天后处死,取出肿瘤称重。 13.统计分析采用SPSS19.0进行统计分析。所有试验数据均至少重复3次,数据以 sx±表示。两组比较用双侧t检验,3组比较采用单因素方差分析,P﹤0.05为差异有统计学意义。 结果: 1.芯片结果显示16HBE-T与16HBE-N细胞比较,其中7个lncRNA在16HBE-T表达升高,分别是AK086167、AF143873、AK094407、AK123657、uc002wkq、AF118081(Q<0.05)。 2.芯片结果验证16HBE-T细胞中AF118081表达水平显著高于于16HBE-N细胞(P<0.05),是16HBE-N的(6.79±01.81)倍。 3. AF118081在不同肺癌细胞株的表达情况 AF118081在其他肺癌细胞株里面表达升高,其中A549升高(45±4.58)倍,H460升高(26.6±7.63)倍,H1299升高(32.33±2.52)倍,95D升高(23±5)倍,均显著高于正常细胞(P<0.05)。 4.用siRNA敲除目的基因后的表达变化分别用4个siRNA序列转染处理48h后,发现16HBE-T/Si1的敲除效果都是65%以上,与16HBE-T/SiNC相比差别有统计学意义(P<0.05)。16HBE-T/Si1的使用浓度为40nmol/l,效果达到最少70%,与16HBE-T/SiNC相比差别有统计学意义(P<0.05)。 5.转染后细胞增殖能力改变16HBE-T/Si1转染48h及72h后,细胞活力分别为(0.70±0.01)和(1.04±0.13),与16HBE-T/SiNC及16HBE-T/NT组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。 6.稳转细胞的平板克隆实验敲除目的基因的M-SH-AF稳定细胞株的克隆形成率显著下隆为(49.58±4.82)%,与16HBE-T/NT组及M-SH-NC组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。 7.转染后细胞周期改变转染处理48h后,16HBE-T/Si1组的周期改变与16HBE-T/NT组及M-SH-NC组相比差别无统计学意义(P<0.05)。 8.转染后细胞凋亡率改变转染处理48h后,16HBE-T/Si1组的凋亡率升高为(24.72±9.38)%与16HBE-T/NT组及 M-SH-NC组相比差别有统计学意义(P<0.05)。 9.细胞侵袭能力的改变转染处理24h后,16HBE-T/Si1组的侵袭力降低为(27.63±14.64)%与16HBE-T/NT组及 M-SH-NC组相比差别有统计学意义(P<0.05)。 10.对细胞迁移能力的影响转染处理24h后,16HBE-T/Si1组的划痕间距与原间距之比为降低为(27.63±14.64)%与16HBE-T/NT组及M-SH-NC组相比差别有统计学意义(P<0.05)。 11.软琼脂实验 M-SH-AF组集落形成率降低,分别降低到(1.17±0.45)%,与与16HBE-T/NT组及 M-SH-NC组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。M-SH-AF组集落面积减小为(29256.83±8229.13)um2,与16HBE-T/NT组及M-SH-NC组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。 12.裸鼠实验M-SH-AF组的肿瘤重量(0.40±.012mg)和肿瘤体积(379.13±82.00mm3)均明显低于与16HBE-T/NT组及M-SH-NC组相比差别具有统计学意义(P<0.05)。 结论: 1.在 anti-BPDE诱导恶性转化的人支气管上皮细胞16HBE-T中 lncRNA AF118081高表达。 2.lncRNAAF118081表达水平改变会影响16HBE-T细胞的生物学特征。 3.敲除lncRNA AF118081在anti-BPDE诱导恶变细胞中的表达水平能抑制细胞增殖,降低细胞恶性程度,lncRNA具类癌基因作用。