RNAi沉默PSA基因對人前列腺癌細胞系LNCaP生長的影響

徐建明，何永忠，雷 鳴，吳文起，李 遜，黃錦昆，楊后猛，桂志明，鐘 文，李 天，曾國華，李舒玨

(廣州醫(yī)學院港灣醫(yī)院廣東省泌尿外科重點實驗室，廣東 廣州 510230)

當前的流行病學研究顯示，前列腺癌在歐美國家的發(fā)病率明顯高于我國，已經(jīng)成為男性惡性腫瘤的第一位，而我國的前列腺癌的發(fā)病率也呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢[1]。前列腺特異抗原(PSA)是一種包含240個氨基酸的單鏈糖蛋白，分子量為34 kD。正常前列腺上皮、增生前列腺組織及前列腺癌細胞均能產生PSA。但在前列腺癌患者PSA水平明顯高于良性前列腺增生患者及正常老年人。PSA在前列腺癌篩選、診斷、治療方法的選擇、療效評估以及監(jiān)測復發(fā)等方面已廣為應用[2-3]。RNA干擾(RNA interference，RNAi)是指在多種生物細胞內，由雙鏈RNA(double-stranded RNA，dsRNA)介導同源序列mRNA的特異性降解，而導致的基因沉默現(xiàn)象[4]。隨著RNA干擾技術的興起與發(fā)展，特異性地使某個基因在轉錄后沉默成為可能，因而成為前列腺癌基因治療的又一新的有前途的靶向策略[5]。

我們采用RNA干擾技術阻斷PSA基因表達，減少PSA的形成，降低其活性，研究PSA基因表達受抑制后對LNCaP細胞的生長、增殖及調亡的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 人前列腺癌細胞株LNCaP由廣東省泌尿外科重點實驗室凍存；RPMI1640培養(yǎng)基和胎牛血清購自GIBCO公司；特異性干擾RNA由上海吉瑪公司合成；TurboFect? siRNATransfection Reagent購自Ferments公司；兔抗人PSA抗體購自EPITOMICS公司；四氮甲基唑藍(MTT)購自Sigma公司。

1.2 細胞的凍存和培養(yǎng) 人雄激素依賴性前列腺癌LNCaP細胞株由廣東省泌尿外科重點實驗室保存，10%胎牛血清的RPMI1640培養(yǎng)液，37℃、5%CO2培養(yǎng)箱內培養(yǎng)，取對數(shù)生長期的細胞實驗。

1.3 干擾RNA的構建與轉染 根據(jù)人PSA基因序列及文獻報道，結合siRNA的設計原理提交上海吉瑪公司合成PSA siRNA序列：正義鏈，5'-GUGCGAGAAGCAUUCCCAATT-3'；反義鏈，5'-UUGGGAAUGCUUCUCGCACTT-3'。陰性對照序列：正義鏈，5'-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3'；反義鏈，5'-ACGUGACACGUUCGGAGA-3'。用TurboFectTMsiRNA Transfection Reagent轉染液將PSA-siRNA及陰性對照分別轉入LNCaP細胞，具體的操作步驟按TurboFect?siRNATransfection Reagent轉染試劑說明書進行。

1.4 蛋白印跡檢測PSA的變化 轉染后48 h取對數(shù)生長期的LNCaP細胞，提取總蛋白并定量，蛋白印跡(Western blot)檢測PSA的表達，以GAPDH的表達作為內參，并利用PHOTOSHOP圖像分析系統(tǒng)分析結果。

1.5 MTT法檢測LNCaP細胞的生長與增殖取對數(shù)生長期的LNCaP細胞以1×106/孔的密度接種于96孔培養(yǎng)板中培養(yǎng)，分4組進行實驗：轉染組(siPSA)、陰性對照組(NC)、轉染液組(Transfection)和對照組(Control)，每組設3個復孔。轉染48 h后，每孔按10%的體積比加入5 mg/ml MTS試劑，繼續(xù)培養(yǎng)4 h后，棄去上清，每孔加入100μl的DMSO，然后以490 nm波長經(jīng)酶標儀測定各孔吸光度(OD)值，并計算出細胞增殖抑制率。實驗重復三次。

1.6 流式細胞儀檢測形態(tài)學分析 轉染48 h后，收集各組細胞并用PBS漂洗，進行Annexin-V-FITC-PI熒光染色，制成單細胞懸液，應用流式細儀檢測細胞凋亡情況。實驗重復三次。

1.7 統(tǒng)計學方法 應用SPSS 13.0軟件處理數(shù)據(jù)，組間比較采用單因素方差分析，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 PSA-siRNA轉染后LNCaP細胞中PSA的表達 蛋白印跡檢測結果顯示與空白組相比，PSA-siRNA轉染48 h后。轉染組LNCaP細胞株內PSA的表達明顯降低，轉染組與陰性對照組、轉染液組及對照組LNCaP細胞株內PSA的表達組間比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，陰性對照組、轉染液組和對照組比較，組間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)(圖1)。

2.2 MTT分析PSA-siRNA轉染后對LNCaP細胞生長與增殖的抑制作用與陰性對照組、轉染液組和對照組相比，轉染48 h后PSA-siRNA轉染組的LNCaP細胞數(shù)減少約27.5%(表1)。

圖1 轉染48 h后LNCaP細胞中PSA及GAPDH的蛋白印跡分析結果

表1 轉染48 h后LNCaP細胞增殖情況[細胞個數(shù)（%）]

2.3 流式細胞儀檢測PSA-siRNA轉染后對LNCaP細胞調亡的影響 與陰性對照組、空白載體轉染組和對照組相比，轉染48 h后轉染組的LNCaP細胞調亡率約為19.3%(表2、圖2)。

表2 轉染48 h后LNCaP細胞調亡率（%）

圖2 轉染后流式細胞儀檢測結果

3 討 論

迄今對于處于進展期和晚期的前列腺癌仍沒有有效的治療方法。對于中晚期的前列腺癌，目前可以選擇的治療方法有內分泌治療、化學治療、放射治療，而基因治療是目前的研究熱點。盡管目前基因治療的方法和途徑多種多樣，但是仍然沒有發(fā)現(xiàn)十分有效的治療方法，故而各國學者一直沒有中斷尋找更為有效的基因治療方法。

PSA是一種酸性糖蛋白酶，由240個氨基酸多肽單鏈與4個碳水鍵構成，相對分子量為33000～34000?？刂芇SA基因位于19號染色體長臂上，含5個外顯子、4個內含子和3個啟動子。PSA有調節(jié)生長因子的作用，在惡性細胞中的含量明顯高于正常和增生的細胞，已經(jīng)作為公認的前列腺癌腫瘤標記物有20余年的歷史。

RNAi現(xiàn)象最早在1998年由Fire等[6]發(fā)現(xiàn)并命名。隨后的研究發(fā)現(xiàn)RNAi機制廣泛存在于線蟲、果蠅、斑馬魚、真菌、植物以及哺乳動物等生物體內，這些生物體利用RNAi來抵御病毒的感染，阻斷轉座子的作用。之后RNA干擾技術成為基因治療研究的熱點。siRNA是一類長度為21～23 nt的小片段雙鏈RNA。近年來研究發(fā)現(xiàn)，siRNA可特異識別有靶基因轉錄的mRNA，并切割其中與siRNA反義鏈互補的區(qū)域，從而抑制靶基因的表達[7]。利用這種RNA干擾技術封閉某些目的基因，阻止相應蛋白的表達，不僅具有理論意義，而且具有重要的實際應用價值[8]。

本研究運用化學合成法構建了針對PSA基因的小分子干擾RNA(PSA-siRNA)，將PSA-siRNA轉染入LNCaP細胞，并設立了陰性對照組、轉染液組和對照組。本實驗的研究結果顯示，PSA-siRNA轉染組的LNCaP細胞的生長與增殖受到明顯抑制，LNCaP細胞的調亡顯著增加。而陰性對照組、轉染液組和對照組差異并無統(tǒng)計學意義。由此我們可知，針對PSA基因的siRNA具有一定的特異性。

蛋白印跡顯示PSA蛋白表達在siPSA組明顯降低，MTT分析結果顯示siPSA組的細胞生長受到明顯抑制，流式細胞儀檢測siPSA組的調亡率更高。實驗數(shù)據(jù)提示，PSA-siRNA可以抑制LNCaP細胞的生長與增殖，并增加調亡，為前列腺癌的RNA干擾治療提供了一個新的靶點，其機制需進一步研究。

[1]Jemal A,Siegel R,ward E,et al.Cancer statistics,2009[J].CA Cancer JClin,2009,59(4):225-249.

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[3]Shariat SF,Karam JA,Roehrborn CG.Blood biomarkers for prostate cancer detection and prognosis[J].Future Oncol,2007,3(4):449-461．

[4]繆應業(yè),劉家云,田晉洪,等.RNA干擾技術及其在前列腺癌基因治療研究中的應用[J].國際泌尿系統(tǒng)雜志,2006,26(2):169-172.

[5]Maitland NJ.Targeting Therapeutic Gene Expression to Human Prostate Cancers[J].Curr Opinin Mol Ther,2000,2(4):389-399.

[6]Fire A.Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans[J].Nature,1998,391(6669):806-811.

[7]Elbashir SM,Harborth J,Lendeckel W,et al.Duplexesof 21-nucleotide RNAs mediate RNA interfence in cultured mammalian cells[J].Nature,2001,411(6836):494-498.

[8]Sui G,Soohoo C,Affarel B,et al.A DNA vector-based RNAi technology to suppress gene expression in mammalian cells[J].Proc Natl Acad Sci U SA,2002,99(8):5515-5520.