RNA干扰GPC3基因对肝癌huh-7细胞的生物学行为的影响

摘要

研究背景和目的：
　　 原发性肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC),是一种严重影响人类健康的恶性肿瘤。我国是世界上肝癌高发区之一,发病率为20.37/10万,位于常见肿瘤的第3位。据2002年全球最新统计,肝癌发病率在常见癌症中排行第6,而病死率则排第3位,每年发病人数为62.6万例,新增5.7％,共有59.8万例死亡,其中82％的病例在发展中国家,中国占55％。虽然目前临床上可用于治疗肝癌的手段比较多,包括手术切除、肝移植、血管介入、消融技术、放化疗等,且在肝癌的药物治疗上取得重大突破,但手术切除仍被公认为肝癌获得根治的最好手段。然而,即使是根治性切除,5年内仍有60～70％的病人出现转移复发,而局部治疗的转移复发率更高。如何预防肿瘤转移复发已成为提高肝癌生存率的关键。因此,寻找预测肿瘤转移倾向、判断肿瘤预后的标志物,探索预防和治疗的有效途径,从而降低死亡率,提高肝癌患者的5年生存率,这是肝癌研究的重点内容,也是肿瘤防治研究中的一个难点。
　　 GPC3(Glypican-3,磷脂酰肌醇蛋白聚糖3,又称MXR7、OCI-5、GTXR2-2)蛋白是硫酸乙酰肝素糖蛋白(Heparan sulfate proteoglycan,HSPG)家族中的一员。GPC3的突变导致细胞增殖和细胞凋亡失去平衡,可能是肿瘤发生的重要因为。GPC3还可结合肝素结合型蛋白如细胞粘附分子、基质成分、生长因子、酶和酶抑制物,参与调节细胞增殖、分化、粘附和迁移等过程,还可能参与抑制或调节大部分中胚层组织和器官生长的过程。目前研究发现GPC3参与Wnt、Hedgehog(Hh)、FGF、IGF、BMP、SMAD、TGF-β等多个与肿瘤发生发展密切相关的信号通路的调节。研究表明GPC3在肝细胞癌、大肠癌、恶性黑色素瘤、Wilm’s瘤、成神经细胞瘤和肝胚细胞瘤高表达,而在肺腺癌、卵巢癌、乳腺癌、间皮瘤中表达显著下调,提示GPC3在肿瘤的发生发展中起着重要的作用。
　　 RNA干扰(RNA interference,RNAi)是将与目的基因mRNA序列互补的小的双链RNA导入靶细胞,促使mRNA降解,诱使细胞表现出特定基因缺失的表型,从而高效特异性阻断体内特定基因表达。其特征为:①RNAi是指通过反义RNA与正链RNA形成双链RNA,特异性地抑制靶基因的现象,它通过人为地引入与内源靶基因具有相同序列的双链RNA(有义RNA和反义RNA),从而诱导内源靶基因的mRNA降解,达到阻止基因表达的目的。②RNAi是指体外人工合成的或体内的双链RNA(dsRNA)在细胞内特异性的将与之同源的mRNA降解成21nt～23nt的小片段,使相应的基因沉默。③RNAi是将与靶基因的mRNA同源互补的双链RNA(dsRNA)导入细胞,能特异性地降解该mRNA,从而产生相应的功能表型缺失,属于转录后水平的基因沉默(post-transcriptionalgene silencing,PTGS)。④RNAi存在瀑布放大效应,每个细胞仅需几分子siRNA就可产生RNAi效应,并可达到缺失突变体表型的程度。相比普通siRNA,具有短发夹结构的双链RNA,稳定性比siRNA更好,而且能延长目的基因沉默的时间。
　　 本研究拟应用RNA干扰技术将靶向GPC3基因的siRNA瞬时转染肝癌离体细胞株huh-7,观察GPC3基因表达沉默后对肝癌细胞株huh-7生物学特性的影响,初步探讨GPC3基因在肝癌细胞增殖、凋亡、迁移中的作用。研究的目的在于给肝癌GPC3基因治疗的可行性提供初步依据。
　　 方法
　　 设计靶向GPC3基因的siRNA,瞬时转染肝癌离体细胞huh-7,观察GPC3基因的表达情况。
　　 1.siRNA的设计 应用siRNA设计软件初筛出9对siRNA,再通过BLAST分析剔除与其他编码基因有同源性的siRNA,最后经RNA结构分析软件分析将对应的基因序列位于二级结构的siRNA去掉,选出两条对靶向GPC3的siRNA(包括GPC3-siRNA-1161、GPC3-siRNA-516)。
　　 2.瞬时转染肝癌huh-7细胞 采用脂质体转染技术将GPC3-siRNA转染huh-7细胞,转染48小时后进行相应检测。
　　 3.各项指标的检测 用real-time PCR技术检测干扰后huh-7细胞的GPC3表达量,然后用Western-blot检测干扰后GPC3的蛋白表达水平,AnnexinV-FITC/PI双染经流式细胞仪检测细胞凋亡率,荧光显微镜观察细胞形态,MTT法检测细胞增殖情况,划痕实验检测细胞迁移情况。
　　 4.统计学方法 应用SPSS 13.0软件进行统计学处理,计量资料以均数±标准差(x(_)±s)表示。MTT细胞增殖检测、细胞凋亡检测及细胞迁移实验均采用析因设计方差分析比较各组间差异；P<0.05为有统计学意义。
　　 结果
　　 1.GPC3 mRNA表达的测定real-time PCR结果显示,导入设计的siRNA(包括GPC3-siRNA-1161、GPC3-siRNA-516)的huh-7细胞GPC3表达水平为未转染的huh-7细胞的0.56±0.07和0.10±0.06,P值:0.000,F值:257.640。
　　 2.GPC3蛋白的表达的测定Western blot结果显示,GPC3-siRNA-1161组、GPC3-siRNA-516组、NC-siRNA-173组和NS组的GPC3蛋白相对表达量分别为0.51±0.06、0.15±0.05、1.08±0.04和1.03±0.01,P值:0.000,F值:314.814。
　　 3.细胞凋亡率的测定 结果显示转染72小时后GPC3-siRNA-1161组的细胞凋亡率为23.13±0.39％,GPC3-siRNA-516组细胞凋亡率为24.90±0.28％,均显著高于未转染的huh-7组的细胞凋亡率(12.24±1.23％)(P值:0.000,F值:139.553)。然而值得注意的是,转染后96小时后两干扰组与未转染组间虽然仍有统计学差异,但差异已变小(GPC3-siRNA-1161组:28.11±0.12％,GPC3-siRNA-516组:29.37±0.34％,未转染组:25.87±1.85％；P值:0.029,F值:5.085)。
　　 4.细胞增殖的测定 结果显示转染后48小时和72小时GPC3-siRNA-1161组和GPC3-siRNA-516组的活细胞数显著低于未转染组,以72小时最为明显(GPC3-siRNA-1161组:0.962±0.025,GPC3-siRNA-516组:0.871±0.034,未转染组:1.953±0.043；P值:0.000,F值:819.992)。转染96小时后,两干扰组与未转染组间的差异仍具有统计学意义,但已明显变小(GPC3-siRNA-1161组:1.863±0.058,GPC3-siRNA-516组:1.816±0.052,未转染组:2.842±0.013；P值:0.002,F值:294.267)。并且两干扰组96小时的活细胞数较72小时增长超过2倍。
　　 5.细胞划痕实验检测GPC3基因沉默后对肝癌细胞体外运动迁移能力的影响。实验结果显示:不同时间点迁移细胞数有显著性差异(F=1594.373,P=0.000)；GPC3-siRNA-1161组和GPC3-siRNA-516组细胞迁移数明显低于NS组和NC-siRNA-173组,差异具有显著性(F=125.549,P=0.000)；不同细胞在不同时间迁移细胞数有显著性差异(F=24.233,P=0.000)。
　　 结论
　　 1.通过siRNA设计软件初筛-BLAST分析-RNA结构分析软件分析这3步进行siRNA设计,是一种快速、简便、有效的方法。
　　 2.应用RNAi技术,将靶向GPC3基因的siRNA转染肝癌细胞(huh-7),能成功介导GPC3基因沉默,达到靶向封闭GPC3基因的目的。结果显示,GPC3基因的沉默使huh-7细胞增殖及迁移能力下降、凋亡率增高。提示该基因在肝癌细胞生物学行为调控中可能起着关键作用,因而,以GPC3基因为靶基因的基因治疗对肝癌可能有效。
　　 3.瞬时转染靶向GPC3基因的siRNA可以高效地敲低huh-7细胞的GPC3基因表达,但发挥RNAi的时间较短,从结果分析,转染72小时后,siRNA的干扰效率开始降低,并逐渐失效。

目录

文摘

英文文摘

前言

技术路线

1 引言

2 材料与方法

2.1 细胞株

2.2 主要试剂和耗材

2.3 主要仪器设备

2.4 溶液配制

2.5 研究方法与步骤

2.6 统计学处理

3 结果

3.1 Real-time PCR检测GPC3 mRNA表达水平

3.2 免疫蛋白印迹(Western Blot)检测GPC3蛋白表达水平

3.3 流式细胞仪检测细胞凋亡

3.4 细胞凋亡形态学检测

3.5 MTT法检测细胞增殖

3.6 GPC3 基因表达沉默对肝癌细胞体外运动迁移能力的影响

4 讨论

5 小结

参考文献

综述

参考文献

缩略语中英文对照

攻读硕士学位期间成果

致谢