RNAi抑制人胆囊癌VEGF基因表达及其对胆囊癌细胞生长与侵袭影响的实验研究

摘要

研究背景：
　　 本实验的基本思路是：通过构建针对人VEGF基因的shRNA干扰质粒载体,观察沉默VEGF基因对胆囊癌GBC-SD细胞生长和侵袭能力的影响；建立稳定转染shRNA-VEGF的细胞株,通过检测其VEGF受体表达变化,初步探讨VEGF与VEGF受体的相互作用；应用胆囊癌GBC-SD细胞株以及稳定转染细胞株分别建立胆囊癌的裸鼠移植瘤模型,观察各组细胞的成瘤能力
　　 第一章 shRNA-VEGF质粒表达载体的构建
　　 目的：构建针对人胆囊癌VEGF基因的shRNA及其质粒表达载体。
　　 方法：设计针对人VEGF基因序列的4组寡核苷酸链模板,退火后与载体质粒pCY/U6/GFP/Neo连接,然后进行酶切鉴定和DNA序列测定。
　　 结果：酶切鉴定和DNA测序分析后,表明靶向VEGF的RNA干扰质粒载体构建成功。
　　 结论：成功构建针对人VEGF基因的shRNA表达载体pCY/U6/GFP/Neo-shRNA-VEGF。
　　 第二章 shRNA-VEGF对人胆囊癌细胞VEGF基因沉默作用及VEGF/VEGFR相互作用的研究
　　 目的：将干扰质粒转染人胆囊癌细胞,观察其对VEGF基因沉默的效果,并采用荧光素酶报告基因验证RNA干扰位点的有效性。筛选出干扰效果最好的质粒并建立稳定转染细胞株。观察VEGF受体表达变化,初步探讨VEGF与VEGF受体之间的作用机制。
　　 方法：①干扰质粒转染胆囊癌GBC-SD细胞,分别采用半定量PCR、实时荧光定量PCR和Western印迹方法检测VEGF mRNA和蛋白表达情况,筛选出抑制靶基因表达效果最好的质粒；
　　 ②因RNA干扰可能存在“脱靶效应”,为验证RNA干扰位点的准确性,我们设计含有VEGF靶位点的引物,将其与荧光素酶报告基因载体退火连接,再将其与第一部分的干扰质粒共转染人胆囊癌细胞,观察荧光素酶活性变化,明确RNA干扰位点的有效性；
　　 ③将干扰效率最高的的表达质粒用来建立稳转细胞株。同时用NC表达质粒作为阴性对照稳转细胞株。经G418筛选,建立两个稳转细胞株,分别称为GBC-shV2和GBC-NC；
　　 ④采用实时荧光定量PCR检测稳定转染细胞株的三种VEGF受体的mRNA表达变化情况,并加入外源性VEGF因子到稳转细胞株中,分别检测24,48,72小时VEGF受体的表达变化情况。初步探讨VEGF与其受体之间的作用机制。
　　 结果：干扰质粒转染胆囊癌GBC-SD细胞后,半定量PCR检测显示,shVEGF1、shVEGF2、shVEGF3、shVEGF4干扰质粒对靶基因mRNA表达都有抑制作用,其中shVEGF2干扰质粒抑制作用最明显,抑制率达64％,与空白对照组相比,具有明显差异实时荧光定量PCR检测显示,shVEGF1、shVEGF2、shVEGF3干扰质粒对靶基因mRNA表达都有抑制作用,其中shVEGF2干扰质粒抑制作用最明显,抑制率达83％,与空白对照组相比,具有明显差异；Western blot方法检测各组细胞中VEGF蛋白表达水平显示,shVEGF1、shVEGF2干扰质粒对靶基因蛋白表达有抑制作用,其中shVEGF2干扰质粒抑制作用最明显,抑制率达92％,与空白对照组相比,具有明显差异。可见shVEGF2干扰质粒对VEGF基因表达抑制最明显；
　　 ②通过荧光素酶报告基因验证实验,我们发现含有VEGF2靶位点的荧光素酶报告基因载体被shRNA-VEGF2成功干扰,与对照组比较,荧光素酶活性下降75％,有统计学意义；
　　 ③成功建立两个分别表达shRNA-VEGF2和NC质粒的稳转细胞株,分别命名为GBC-shV2和GBC-NC细胞。
　　 ④实时荧光定量PCR检测显示,相对于阴性稳转细胞株,GBC-shV2细胞株中的Flt-1与KDR受体表达分别下降28％和18％,而NRP-1受体表达升高47％。我们将外源性VEGF因子加入稳转细胞株中,检测Flt-1受体表达变化：相对于阴性稳转细胞株,24小时表达75％,48小时表达183％,72小时表达411％。可见,外源性VEGF因子加入后,Flt-1受体mNRA的表达呈明显上升的趋势。
　　 结论：①shRNA-VEGF2干扰质粒可以明显抑制人胆囊癌细胞VEGF基因mRNA和蛋白的表达；
　　 ②经荧光素酶报告基因实验证明RNA干扰的VEGF基因序列的靶位点是准确有效的；
　　 ③成功建立稳定表达shRNA-VEGF2质粒的细胞株；
　　 ④人胆囊癌GBC-SD细胞存在VEGF的受体;
　　 ⑤胆囊痛细胞VEGF蛋白可能存在自分泌机制；
　　 ⑥VEGF可能对其Flt-1受体的表达有诱导作用。
　　 第三章 shRNA-VEGF对胆囊癌细胞生长及侵袭能力影响的体外研究
　　 目的：通过对前面试验得到的稳定转染细胞株进行相关的生物学实验,探讨沉默VEGF基因对人胆囊癌GBC-SD细胞生长、黏附、迁移运动及侵袭能力的影响。
　　 方法：本实验通过肿瘤细胞与细胞基质黏附实验以及肿瘤细胞与内皮细胞黏附实验,测定细胞不同吸光度值,评估胆囊癌细胞黏附能力变化；通过肿瘤细胞迁移运动实验,对比肿瘤细胞不同的迁移距离,评估胆囊癌细胞迁移运动能力变化；通过Transwell小室侵袭实验法,计算穿透膜的细胞数,评估胆囊癌细胞侵袭能力变化。
　　 结果：①从生长曲线看,GBC-shV2细胞与GBC-SD细胞相比,增殖生长明显变慢,细胞活力下降明显,达36％,差异有统计学意义。而GBC-NC细胞的生长速度和GBC-SD没有区别；
　　 ②与GBC-SD细胞相比,GBC-shV2细胞与细胞外基质黏附率明显下降,达55％,与内皮细胞黏附率明显下降,达60％,而GBC-NC细胞与细胞外基质和内皮细胞的黏附率与GBC-SD细胞相比没有明显区别；
　　 ③与GBC-SD细胞相比,GBC-shV2细胞迁移运动距离明显减少,达61％,而GBC-NC细胞与与GBC-SD细胞相比没有明显区别；
　　 ④与GBC-SD细胞相比,GBC-shV2细胞穿透膜的细胞数明显减少,减少达51％,而GBC-NC细胞与与GBC-SD细胞相比没有明显区别。
　　 结论：shRNA-VEGF干扰质粒能抑制胆囊癌细胞生长,可能使胆囊癌细胞的黏附,迁移运动以及侵袭能力降低。
　　 第四章 shRNA-VEGF对胆囊癌增殖及血管形成影响的体内研究
　　 目的：应用胆囊癌GBC-SD细胞及稳转细胞株分别建立裸鼠移植瘤模型,观察其成瘤能力变化；瘤内注射重组质粒shRNA-VEGF2,观察对其裸鼠移植瘤VEGF基因表达的影响以及对肿瘤的生长与血管生成的抑制作用。
　　 方法：本实验分为裸鼠成瘤实验与荷瘤裸鼠治疗实验两部分。
　　 结果：①裸鼠成瘤实验：GBC-shV2细胞成瘤时间在12.7天,成瘤率67％,肿瘤体积抑制率70％。GBC-shV2细胞组肿瘤组织无明显出血及坏死,肿瘤与周围组织粘连较松,易剥离；相对于GBC-SD细胞组,GBC-shV2组肿瘤组织VEGF蛋白的IOD值下降59％,MVD值下降64％。
　　 ②荷瘤裸鼠治疗实验：与注射培养液组相比较,注射shRNA-VEGF2质粒组的肿瘤体积明显减小,体积抑制率为45％；与A组比较,D组肿瘤组织VEGF的IOD值下降50％,MVD值下降59％。
　　 结论：针对人胆囊癌GBC-SD细胞VEGF基因的RNA干扰技术可以显著抑制胆囊癌移植瘤中VEGF基因的表达,可以明显抑制胆囊癌移植瘤中的新生血管生成,从而间接抑制胆囊癌移植瘤的生长。
　　 第五章 VEGF蛋白的生物信息学分析
　　 目的：以VEGF-A的生物序列为基础,对其进行生物信息学分析。
　　 方法：首先以Phylip和Treeview软件绘制该VEGF-A系统进化树；以ExPASY网站提供的生物信息学分析模块和分析软件对VEGF-A的理化性质进行分析；预测VEGF-A的二级结构；使用ExPASy网站上SWISSMODEL模块进行VEGF-A蛋白的三级结构预测,使用STRING网站上Protein-Protein Interactions模块进行VEGF-A蛋白的四级结构预测分析。
　　 结果：①从VEGF-A系统进化树可以看出,斑马鱼分支起源最早,然后依次是狗,马,猪等分支,人VEGF-A的进化发源得比较晚；
　　 ②VEGF-A蛋白所带总负电荷残基数为2,所带总正电荷残基数为37,VEGF-A的等电点分别是12.38和12.9,这说明VEGF-A是一种带正电的蛋白质。VEGF-A蛋白的亲水指数为-0.605,这说明VEGF-A蛋白是一种疏水性的蛋白质。VEGF-A的不稳定指数为31.26,可以看出VEGF是比较稳定蛋白；
　　 ③GOR4、HNN、SOPMA三种方法预测的二级结构都认为第55～60、65～70、98～108位等区域可能是VEGF-A的功能结构域。分析VEGF-A的亲水性、极性以及折返系数可以发现,第6～12、55～65、132～138、150～157位等区域可能是VEGF-A的功能结构域。与VEGFA有相互作用联系的蛋白质有十种,分别是Flt-1,KDR,NRP-1,NRP-2,免疫球蛋白κ轻链基因片段C区,Src,NOS3,ARNT,VTN,HIF1A。
　　 结论：VEGF-A蛋白是一种带正电荷的稳定的疏水性蛋白。第55～60位区域可能是VEGF-A的功能结构域。

目录

文摘

英文文摘

前言

技术路线图

第一章 shRNA-VEGF质粒表达载体的构建

1 实验材料

2 实验方法

3 结果

4 讨论

5 小结

第二章 shRNA-VEGF对人胆囊癌细胞VEGF基因沉默作用的研究

1 实验材料

2 实验方法

3 结果

4 讨论

5 小结

第三章 shRNA-VEGF对胆囊癌细胞生长及侵袭能力抑制的体外研究

1 实验材料

2 实验方法

3 结果

4 讨论

5 小结

第四章 VEGF-shRNA对胆囊癌增殖及血管形成的体内研究

1 实验材料

2 方法

3 结果

4 讨论

5 小结

第五章 VEGF蛋白的生物信息学分析

1 实验材料

2 实验方法

3 结果

4 讨论

5 小结

全文总结

课题创新性

参考文献

综述 VEGF与胆囊癌

致谢

在读期间发表的论文及获奖情况