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目的: 研究外源性CHK1基因的表达水平改变对乳腺癌细胞增殖、侵袭及辐射敏感性的影响,并初步探讨CHK1基因的生物学功能及作用机制。 方法: (1)根据GeneBank中CHK1的基因序列,自行设计扩增CHK1基因全长cDNA的引物,将人类全长CHK1cDNA定向克隆至真核细胞表达载体pcDNA3.0中,并采用限制性内切酶酶切分析和DNA序列分析鉴定建立好的pcDNA3.0-CHK1重组质粒;(2)采用阳离子脂质体介导的质粒转染法,完成pcDNA3/CHK1载体和pcDNA3“空”载体(作为阴性对照)转染,在含有G418的培养基中筛选CHK1高表达的阳性克隆。采用siRNA基因沉默法,下调CHK1基因在乳癌中的表达水平。采用RT-PCR和Western Blot检测克隆细胞中CHK1mRNA和蛋白表达水平;(3)采用细胞计数法观察CHK1转染后,对体外培养的乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞增殖的影响,并通过计数siRNA转染后乳癌细胞的生长情况加以验证;(4)采用划痕实验和Boyden小室法观察CHK1转染后,乳癌细胞MCF-7及MDA-MB-231的侵袭能力改变;(5)细胞接受不同剂量的X射线照射后,采用克隆形成实验检测CHK1对乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞辐射敏感性的影响;(6)采用流式细胞术分析CHK1对乳腺癌MCF-7细胞周期进程的影响;Western Blot法检测CHK1对调控细胞周期、DNA损伤修复相关基因或蛋白表达水平的影响。 结果: (1)经限制性内切酶酶切和DNA序列分析证实CHK1真核表达载体构建成功;(2)经RT-PCR和Western Blot证实G418筛选得到的阳性克隆中CHK1高表达及siRNA转染株中CHK1表达的下调;(3)细胞生存曲线提示,结果表明在CHK1高表达的乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞中,细胞增殖明显加快。而在siRNA转染株中,MCF-7和MDA-MB-231的增殖受到明显抑制;(4)划痕实验和Boyden小室法结果显示高水平CHK1明显增强了乳腺癌MDA-MB-231和MCF-7细胞的侵袭能力;(5)克隆形成实验的结果说明CHK1高表达可降低乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞对X射线的辐射敏感性;(6)流式细胞术分析结果表明CHK1高表达可导致乳腺癌MCF-7在G2/M期的阻滞。(7)Western Blot法检测出CHK1明显增加细胞周期G1期调控因子cyclin D1和β-catenin的表达,降低促凋亡基因Bax的表达,但细胞转移相关抑制蛋白PTEN的表达未见明显改变。 结论: (1)外源性CHK1基因转染提高CHK1表达水平可以促进乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞的增殖,作用机制除了包括CHK1其本身高表达引起G2/M阻滞,增加DNA修复,减少凋亡以外;可能还与其增加cyclin D1的蛋白表达,从而促进更多细胞越过G1期,阻滞于G2/M期。 (2)CHK1高水平表达还可明显增强乳腺癌MCF-7/MDA-MB-231细胞的侵袭能力,这可能与激活Wnt通路中β-catenin的表达,降低肿瘤细胞的“粘附性”有关。 (3)CHK1高表达可以下调凋亡相关蛋白Bax表达,但未见周期相关蛋白p53的表达改变。CHK1降低乳腺癌MCF-7细胞的辐射敏感性,其机制可能通过ATM-ATR-CHK1-CHK2通路,诱导明显的G2期阻滞,并通过Bax的下调抑制凋亡的发生。 以上实验结果表明:CHK1是影响乳腺癌细胞的增殖、侵袭以及放疗疗效的重要的调节基因。本实验为将来进一步深入研究CHK1的生物学功能提供了必要的研究基础和实验依据。