基于CRISPR-Cas9系统构建GSTZ1基因敲除模型并探索其对肝癌细胞增殖和迁移能力的影响

摘要

目的:通过CRISPR/Cas9系统在HepG2肝癌细胞系中构建人谷胱甘肽S-转移酶ζ1(glutathione S-transferase zeta,GSTZ1基因敲除模型并探索GSTZ1敲除对肝癌细胞增殖和迁移能力的影响。方法:设计并合成长度20 bp的靶向GSTZ1的sgRNA寡核苷酸序列,退火后克隆到LentiCRISPR-V2载体上,与慢病毒包装质粒共转染HEK293T细胞,包装慢病毒并感染HepG2细胞,用合适浓度的嘌呤霉素筛选阳性细胞株,有限稀释法获得单克隆细胞。所有实验均分成3组:parental组、KO1组和KO2组,采用MTS实验、克隆形成实验和划痕实验分别检测细胞增殖和迁移能力。结果:Western blot和DNA测序鉴定GSTZ1敲除的单克隆细胞构建成功;MTS检测不同时间点下各组HepG2细胞的增殖能力变化情况。结果显示,48 h时,KO1组[(24.758±1.508)%]相比亲本组[(20.185±0.720)%],增殖能力明显增强,差异有统计学意义(P=0.002)。72 h时,相比亲本组[(23.903±0.840)%],KO1组[(28.634±1.848)%]增殖能力明显增强(P=0.014)。96 h和120 h时,KO1组相比亲本对照组,其增殖能力也明显增强(P<0.05)。在KO2细胞中观察到同样现象,说明敲除GSTZ1后能够促进Hep G2细胞的增殖能力。克隆形成实验表明,GSTZ1敲除细胞株(KO1和KO2)克隆形成数(73.330±1.528、82.330±4.163)相比亲本细胞克隆形成数(42.330±2.517)增多,差异有统计学意义(P=0.000,P=0.000),提示GSTZ1基因敲除可以明显促进肝癌细胞的增殖能力。划痕实验结果显示,GSTZ1敲除细胞株KO1和KO2在48 h的迁移相对比分别为0.327±0.041、0.371±0.013,与亲本细胞(0.184±0.045)相比明显增加(P=0.003,P=0.001),提示GSTZ1基因敲除可明显促进肝癌细胞的迁移能力。结论:GSTZ1缺失明显促进肝癌细胞的增殖和迁移能力,提示GSTZ1可能作为抑癌基因调控肝癌的发生和进程。