Survivin基因表達(dá)及其調(diào)控宮頸癌細(xì)胞增殖機(jī)制的研究

儲(chǔ)小燕 方 洋 黃歐平

宮頸癌是嚴(yán)重威脅女性健康的常見惡性腫瘤之一，增殖與轉(zhuǎn)移依舊是宮頸癌難以治愈的原因，細(xì)胞增殖與凋亡的動(dòng)態(tài)平衡是維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的重要方式[1]，凋亡抑制使細(xì)胞能夠逃脫死亡并有利于惡性轉(zhuǎn)化[2]。存活蛋白(Survivin，又名BIRC5基因)是1種凋亡抑制蛋白(inhibitor of apptosis protein,IAP)，能夠阻斷細(xì)胞凋亡。Survivin是凋亡抑制蛋白家族中最小的1個(gè)成員[3]。目前多項(xiàng)研究表明Survivin基因在正常細(xì)胞與癌細(xì)胞的表達(dá)情況具有顯著的差異性[4]。本研究通過分析臨床宮頸癌患者癌組織及癌旁組織Survivin基因表達(dá)水平，了解該基因在宮頸癌組織是否高表達(dá)；通過慢病毒載體基因敲減技術(shù)，探明Survivin基因敲減后，Hela細(xì)胞的增殖能力、侵襲能力及凋亡速率改變情況，從而分析Survivin基因?qū)ela細(xì)胞增殖的調(diào)控機(jī)制。通過分析Survivin基因?qū)m頸癌發(fā)生發(fā)展的調(diào)控機(jī)制，為臨床早期發(fā)現(xiàn)、家族篩查及基因治療宮頸癌等提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 人組織標(biāo)本的收集

本研究對(duì)象為2012至2016年期間在江西省腫瘤醫(yī)院婦科治療的宮頸患者的石蠟包埋標(biāo)本共計(jì)30例(其中鱗癌23例，腺體6例，腺鱗癌1例)。臨床分期為Ⅰa～Ⅱa期的早期宮頸癌患者，年齡為28～63歲，中位年齡為(51±3.5)歲，KPS≥90分。宮頸癌患者中行單純性根治性手術(shù)19例，術(shù)后補(bǔ)充放化療6例，單純補(bǔ)充化療5例。臨床資料：23例鱗癌患者病理分級(jí)為G1～G2級(jí)16例，G3級(jí)7例。6例腺癌G1～G2級(jí)4例，G3級(jí)2例。按2018年FIGO臨床分期標(biāo)準(zhǔn)術(shù)后確診鱗癌中Ⅰa～Ⅱa期18例；Ⅲc1期4例，Ⅲc2期1例；腺癌中Ⅰa～Ⅱa期6例；腺鱗癌中Ⅰa～Ⅱa期1例。選取腫瘤及遠(yuǎn)癌組織(離腫瘤邊界5 cm以外，沒有轉(zhuǎn)移的組織定義為遠(yuǎn)癌組織)分別分為A組及B組。每個(gè)病人分別以A1/B1，A2/B2，A3/B3......以此類推。

1.2 主要藥品及試劑

Hela細(xì)胞購自中科院細(xì)胞庫，Trizol試劑盒購自中國上海普飛公司，RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒與RT-qPCR引物均購自廣州銳博生物科技有限公司，引物序列號(hào)如下：GAPDH (F:TGACTTCAACAGCGACACCCA;R:CACCCTGTTGCTGTAGCCAAA,121bp),BIRC5(F:ACCGCATCTCTACATTCAAG;R:CAAGTCTGGCTCGTTCTC,113bp)。DNA Marker購于TAKARA公司，Code No.D526A；MTT試劑盒購自Genview公司；Transwell試劑盒購于Corning公司，Cat.No.3422；GIEMSA染色液購于Sigma公司，Cat.No.32884；凋亡試劑盒購于eBioscience公司，Cat.No.88-8007。

1.3 方法

1.3.1 RT-qPCR檢測(cè)Survivin基因在癌組織及遠(yuǎn)癌組織中的表達(dá)水平 將組織樣品用無菌器械剪碎并勻漿，使用Trizol法提取組織總RNA，分光光度計(jì)分析測(cè)定所抽提RNA的濃度及質(zhì)量。使用RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄得到cDNA，使用兩步法進(jìn)行RT-qPCR。每個(gè)樣本設(shè)3個(gè)復(fù)孔，以控制實(shí)驗(yàn)誤差，設(shè)GAPDH為內(nèi)參。

1.3.2 慢病毒載體細(xì)胞轉(zhuǎn)染 構(gòu)建survivin基因(別名BIRC5基因)慢病毒載體：Easy-siRNA設(shè)計(jì)目的慢病毒載體(GV248),合成oligo信息,RNAi慢病毒感染Hela細(xì)胞，qPCR實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證挑選其最佳敲減靶點(diǎn)慢病毒,慢病毒細(xì)胞感染實(shí)驗(yàn)分組及每組病毒用量情況如表1。分析得出基因敲減效率最佳組別，將培養(yǎng)的HELA細(xì)胞進(jìn)行慢病毒介導(dǎo)的BIRC5敲減載體體外轉(zhuǎn)染，轉(zhuǎn)染72 h后觀察并拍照。

表1 慢病毒細(xì)胞感染實(shí)驗(yàn)分組及病毒用量

1.3.3 MTT法檢測(cè)細(xì)胞增殖能力 將經(jīng)BIRC5基因敲減慢病毒載體轉(zhuǎn)染的HELA細(xì)胞鋪入96孔細(xì)胞板培養(yǎng)，分別于第0 h,24 h,48 h,72 h及96 h終止培養(yǎng)，終止培養(yǎng)前4 h加入MTT，4 h后加入DMSO，震蕩25 min后酶標(biāo)儀490/570 nm檢測(cè)OD值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.4 Transwell實(shí)驗(yàn)檢測(cè)細(xì)胞遷移能力 將Transwell小試至于24孔培養(yǎng)板中，在上室中加入100 μl無血清培養(yǎng)基，置于37 ℃培養(yǎng)箱中1 h后，移去上室中培養(yǎng)基并加入100 μl提前制備好的細(xì)胞懸液，并在下室中加入600 μl30%FBS培養(yǎng)基，同時(shí)，使用該細(xì)胞懸液鋪一塊MTS 96 孔板，每孔約接種5000 個(gè)細(xì)胞，接種后即測(cè)定OD570，作為轉(zhuǎn)移參照。37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)后，完全去除小室內(nèi)培養(yǎng)基，并用棉拭子輕輕移去小室內(nèi)非轉(zhuǎn)移細(xì)胞，滴入Giemsa染色液染色轉(zhuǎn)移細(xì)胞35 min 后，將小室浸泡沖洗數(shù)次，空氣晾干，顯微鏡拍照。于96 孔板空中加入200 μl10%醋酸，揭下底膜，置于醋酸溶解，完全溶解后，吸取100 μl于另一孔中，檢測(cè)OD 570值。

1.3.5 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡速率 將Hela細(xì)胞鋪于6孔細(xì)胞培養(yǎng)板培養(yǎng)，至覆蓋率約為70%是藥物有道凋亡。胰酶消化，收集培養(yǎng)孔中所有細(xì)胞，充分洗滌后加入Annexin V-APC ，于室溫避光染色10～15 min并上流式細(xì)胞儀檢測(cè)。每組均設(shè)三個(gè)復(fù)孔。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

利用統(tǒng)計(jì)軟件graphpad prism 5.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總體方差分析及組間配對(duì)t檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3次及以上。

1.5 實(shí)驗(yàn)倫理

本研究通過了江西省腫瘤醫(yī)院倫理委員會(huì)審核，研究所用人體樣本均由患者無償提供，捐獻(xiàn)者對(duì)研究知情并簽署知情同意。

2 結(jié)果

2.1 Survivin基因在宮頸癌初診早期患者中高表達(dá)

分析臨床30例患者癌組織及遠(yuǎn)癌組織Survivin基因mRNA水平(圖1)可知，共計(jì)73%患者癌組織Survivin基因mRNA水平明顯高于遠(yuǎn)癌組織(P<0.05)，其中，15例患者癌組織Survivin基因mRNA水平顯著高于遠(yuǎn)癌組織(P<0.01)。

圖1 Survivin基因在宮頸癌患者癌組織及癌旁組織中的表達(dá)

2.2 Survivin基因RNAi慢病毒感染Hela細(xì)胞效果

如圖2所示，Survivin基因在Hela細(xì)胞中明顯表達(dá)。如圖3所示，Hela細(xì)胞中，相對(duì)于NC組，KD1組BIRC5基因敲減效率達(dá)到97.3% 。因此可以設(shè)定KD1組為其最佳敲減靶點(diǎn)慢病毒。

圖3 BIRC5慢病毒載體轉(zhuǎn)染HELA細(xì)胞的表達(dá)情況

2.3 BIRC5慢病毒載體轉(zhuǎn)染對(duì)HALE細(xì)胞增殖及凋亡的影響

HALE細(xì)胞經(jīng)BIRC5慢病毒載體轉(zhuǎn)染后，檢測(cè)96h細(xì)胞吸光度，測(cè)定細(xì)胞增殖速率及細(xì)胞凋亡率，結(jié)果顯示，敲減組(KD)增殖曲線較空細(xì)胞對(duì)照組(CON)及陰性對(duì)照組(NC)平緩，且每個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)其吸光度都低于其他對(duì)照組(圖4A)，表明BIRC5基因敲減后，Hale細(xì)胞增殖速率持續(xù)明顯降低。細(xì)胞凋亡統(tǒng)計(jì)圖(圖4B)結(jié)果顯示，BIRC5基因敲減后，Hale細(xì)胞凋亡率顯著增高。

2.4 BIRC5慢病毒載體轉(zhuǎn)染對(duì)HALE細(xì)胞遷移能力的影響

Transwell遷移實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖5)顯示，BIRC5基因敲減后(KD組)，HALE細(xì)胞遷移數(shù)量明顯較少，細(xì)胞遷移率明顯低于對(duì)照組。

圖5 BIRC5慢病毒載體轉(zhuǎn)染HALE細(xì)胞遷移能力

3 討論

宮頸癌是世界第3大婦科惡性腫瘤，近年來發(fā)病呈年輕化趨勢(shì)。難治性宮頸癌的宮旁浸潤(rùn)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移嚴(yán)重影響宮頸癌的治療效果和預(yù)后。影響轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性宮頸癌的臨床預(yù)后主要因素尚未完全揭示。了解癌癥進(jìn)展相關(guān)的分子機(jī)制對(duì)于尋找更好的難治性宮頸癌的治療至關(guān)重要。survivin已被發(fā)現(xiàn)在腫瘤進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用，研究表明，survivin基因在非小細(xì)胞肺癌、前列腺癌、胰腺癌、鼻咽癌、甲狀腺癌等中高表達(dá)，且survivin陽性表達(dá)患者中位生存時(shí)間明顯低于survivin陰性表達(dá)者,并與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。

GAPDH為內(nèi)參基因

A為MTT檢測(cè)細(xì)胞增殖；B為流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖。CON組為空細(xì)胞組，NC組為陰性對(duì)照組，KD組為敲減組。

并有報(bào)道survivin基因在結(jié)腸息肉、乳腺炎，角化皮炎及子宮肌瘤中等一些癌前損傷及良性腫瘤組織中高表達(dá)，說明survivin基因的表達(dá)出現(xiàn)在惡性轉(zhuǎn)化前期，并可能具有促進(jìn)這些損傷惡性轉(zhuǎn)化的作用[5-6]。雖然Survivin抑制細(xì)胞凋亡的機(jī)制尚不清楚，但Survivin與引發(fā)劑或效應(yīng)caspase的直接和間接結(jié)合被認(rèn)為有助于Survivin抑制細(xì)胞凋亡[7]。Caspase-3這種酶能溶解多種蛋白質(zhì)，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡,對(duì)細(xì)胞凋亡有著至關(guān)重要的作用[8]，推測(cè)Survivin與效應(yīng)caspase-3的直接結(jié)合，但與其他IAP不同，Survivin不具有負(fù)責(zé)caspase-3與Bir結(jié)構(gòu)域?qū)拥慕Y(jié)構(gòu)部分[9]，一些研究發(fā)現(xiàn)乙型肝炎X相互作用蛋白(Hbxip)與procaspase-9前體結(jié)合是由Survivin介導(dǎo)的抑制caspase-9的機(jī)制[10]，并推測(cè)X-連接的IAP(XIAP)也含有BIR結(jié)構(gòu)域，導(dǎo)致Survivin介導(dǎo)caspase-9的抑制[11]。多項(xiàng)研究亦表明caspase-9作為細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)子，對(duì)于惡性腫瘤也有著重要的作用[12]。然而，survivin基因在宮頸中的作用癌癥還沒有被研究。我們先前的研究首次發(fā)現(xiàn)survivin是宮頸癌發(fā)展的關(guān)鍵因素， 本研究表明，與對(duì)照組織相比，survivin在宮頸癌組織中明顯上調(diào)，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)survivin基因在宮頸癌組中高表達(dá)；且行survivin基因敲減后可明顯抑制hela細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲能力，加速癌細(xì)胞的凋亡。提示survivin 基因可能在調(diào)節(jié)宮頸癌浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移中起關(guān)鍵作用，對(duì)宮頸癌的臨床診斷和治療具有重要的意義。