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RNA干涉与卵巢癌化疗药物敏感性的相关性研究

来源:九壹网
维普资讯 http://www.cqvip.com 中国实验诊断学2008年7月第12卷第7期 ---——843---—— 文章编号:1007—4287(2008)07—0843一o4 RNA干涉与卵巢癌化疗药物敏感性的相关性研究 萧丽娟 ,朱宇 (1.东莞市人民医院,广东东莞523018;2.上海市杨浦区中心医院妇产科,上海2ooO9o) 摘要:目的设计应用含有,I7.启动子的Oligo-DNA合成发夹RNA,并应用T7.ShRNAs对卵巢癌SKOV3细胞株的 C-erbB2基因进行RNAi,继而进行与卡铂相关的化疗敏感性研究。方法 自行设计并应用体外转录法合成并筛选出3 条T7.ShRNAs,脂质体转染卵巢癌SKOV3细胞,分为非转染组、无关RNA组、shRNA(a,b,c)组,免疫细胞、RT-PCR观测 干涉结果,应用CCK-8进行干涉与化疗敏感性的监测。结果体外转录。结果合成后电泳检测shRNA(a,b,c)纯度符 合实验标准;转染后免疫细胞爬片结果及半定量的RT-PCR结果显示:非转染组、无关RNA组和shRNA C链24、48、72 小时可见细胞生长正常,与时相无关,着色为深棕色,无抑制效果;shRNA a链24 h可见有一定抑制效果,但48小时即 开始恢复生长,72小时已恢复正常;shRNA b链24、48、72 h可见有明显抑制效果,以24—48小时最为明显,至72小时 仍维持相当抑制率;CCK-8动态观测:经shRNA干涉后不同时间内的抑制曲线显示:shRNAb链的抑制作用明显,与卡 铂联合应用效果明显抑制作用最强。结论 研究证实应用发夹RNA对肿瘤细胞可以取得明显干涉效果,发现 shRNAb对C.erbB2基因干涉具有明显抑制作用,通过RNA干涉关闭基因后可明显增加卡铂敏感性。其机制尚需进一 步探讨。 关键词:RNA干涉;卵巢癌;化疗敏感性 中图分类号:R737.31 文献标识码:A Correlative study to silencing( )by rI7一shRNAs and sensiitvity of chemotherapy in ovarian cancer XIAO Li- juan,ZHU Yu.(Dongguan People’s Hospital,C.uo&ng Dongguan 523018,China) Abstract:Objective To study how to design T7一promotor-Oligo-DNAs and compose short-hairpin RNA then evaluate the effect of RNA imefeernco that used T7一ShRNAs trall ̄fer SKOV3 cells and ocrrelative study wiht sensiitvity of chemotherapy(CBP).Meth- otis Designed hte oligo-DNA template which ocntains T7一promotor according to C-erbB2 exons,desinged hte|lairpin sequence.Then used it to evaluate the inhibitory effection of shRNA,after we transfeet it into SK-OV3 cells.Used immuno-histo-chemistry、semi—quart- iftafion PCR to evaluate the the inhibitory effection,then Apply CCK-8 to count the cell growth ay ̄ic SO that observe the inhibitory efection and sensiitivyt of chemotherapy(CBP).Results RNAi result by RT-PCR、immuno-histo-cheimstry cells prim and CCK-8: inhibiitng rate shRNAb>shRNAa(P<0.01),it’S no effect in shRNAe、no-transfeet group and irrespective-RNA group;after 42 h shRNAa’s inhibiitgn WaS resumed,it WaS get right at 72 h,that shRNAb’S inhibiitgn effection is remarkable,especially in48 h;even at 72 h,itsinhibitory effectionWaSretained,whenRNAi associatdewithCBPtheinhibitory effectionWasmost remarkable.Conclusion shRNAb’sinhibiitngis sueeessfuUy.anditis possibleto use siRNAto effectlyinterferethe expressionofC.erbB2intumor cells SO that esttle hte base that RNAi can made gene dysifmction,nad ameliorate hte sensiitivyt of chemotherapy(CBP). Key words:Carcinoma/ovarina;RNA interference;sensiitivty of chemotherapy (Chin JLab zXagn,2O08,12:0843) 卵巢癌为女性三大恶性肿瘤之一,以上皮性为 的发生、发展、预后以及药物敏感性有密切关系。 多见,因其位于盆腔深处,缺乏有效的早期诊断方 RNAi是一种由双链RNA介导的特异性抑制同源基 法,死亡率高。C.erbB2又称neu基因,位于人染色 因表达的技术。由于它具有高特异性和高效性,在 体17q21,是1985年确认的原癌基因,其结构与 人类基因组功能研究、基因药物研制及基因治疗等 EGFR相似,有7个可推定的外显子,转录4.8 kb的 方面很好的应用前景。卡铂是上皮性卵巢癌化疗一 mRNA,编码185 kD糖蛋白,具有酪氨酸蛋白激酶活 线用药,应用广泛,效果肯定,只要机制为阻止DNA 性,通过使TPK活性增加,通过生长因子一受体一 复制,属于细胞周期非特异性药物。 ’ GTP信号及胞内代谢一DNA表达系统,无限制循环, 1材料与方法 造成细胞生长分化失控,从而导致癌瘤发生。在卵 1.1材料 巢癌L1.2]存在过表达。C.erbB2过度表达与卵巢癌 卵巢癌SKOV3细胞株(中科院上海细胞研究所 维普资讯 http://www.cqvip.com

・---——844・---—— Chin J Lab Di卿,Julv,2008,VoI12,No.7 细胞保藏库),DMEM、胰蛋白酶、新生胎牛血清购自 1.2.4转染SKOV3细胞实验分组①parental组; GIBCO公司;riftzol Reagent(Invitrogen,USA);RT—PCR ②无关RNA组;③shRNA a组;④shRNA b组;⑤ (Takara,Japan);Oligo DNA合成(大连宝生物)(PAGE shRNA C组每组设3复孑L。 级);体外转录试剂盒:Message MuterMT shRNA Pro— 转染前一日,接种SK—OV3于24孑L板中(1—2 X duefion kit(Epicentre,USA);转染试剂:siPORT Amine lO4 cells/孑L),加500 t4培养基正常培养。转染时, (Ambion);CCK一8 Cell Counting Kit一8(Dojindo,Japan); 将1 g shRNA稀释于培养基,终体积为100 ,摇 无关RNA(Qigaen公司),卡铂(齐鲁制药)。 匀,再加入6 t4 siPORT Amine转染试剂,上下翻转混 1.2方法 合5次。将样品于室温下(15℃一2O℃)孵育lO—l5 1.2.1细胞培养传代培养时应用0.25%胰蛋白酶 min,形成转染复合物。在转染复合物形成过程中, 一O.5%EDTA混合液消化,并按1:3比率传代(浓度 轻轻吸出孔板中培养基,加入300 新培养基(含 为2 X lO5个/m1),细胞培养液为含20%小牛血清的 10%胎牛血清)。加入转染复合物,轻轻旋动孑L板以 DMEM,并用同代细胞设立正常对照组与阴性对照。 使液体在细胞上平均分配后常规培养。 1.2.2 shRNAs的设计 Ncbi检索全序列;去除序 1.2.5 RNAi结果检测(CCK一8) (1)SK—OV3标准 号导入siRNA—target Finder查找合适序列后BLAST; 生长曲线:材料:96孑L板(BD公司,USA);Cell Count— BLAST后共获得146条相关链,经过仔细推敲选取 ing t一8(Dojindo公司,Japan)方法:①消化SK—OV3 了基因碱基分布比较合理的的9,21,43,70,75号单 细胞,计数。②接种:分别以5 X 10 000 Cells,2.5 X 链。经过基因序列合理性比较,选取其中3条。设 10 000 Cells,2X 10 000 Cells,1.5 X 10 000 Cells,1 X 10 计含靶序列、I17一启动子I及上下游额外8个可以帮 000 Cells,0.5 X 10 000 Cells种于96孑L板。③每孑L加 助提高T7一RNA聚合酶结合效率的核苷酸序列 1O l CCK一8(1:10)④在CO2孵箱中孵育孑L板1—4 (TATAGTGA);上述Oligo—DNA交大连宝生物合成。 h。⑤用小平板计数器测450 nln下的吸光度。⑥转 1.2.3体外转录法合成shRNA将公司合成的上 染:加样:96孑L板,每孑L加siRNA 0.075 g绘制标准 述Oligo—DNA,按体外转录方法经过退火杂交、 曲线。(2)与化疗药比较材料:卡铂(浓度800 Klenow酶切、自发转录形成如下短发夹即short—hair: Ⅱll,以5%葡萄糖稀释)方法:同前。 pinRNA(发夹序列由Epicentre提供),示意图以b序 2结果 列为例如图1: 2.1 shRNAs的设计 SequenDe A:5 ACCTGGAACTCACCTACCTCT 3 5 J帕6T 3 A_ li go_l 3 r ‘rDc^5 A._Oligo__2 Sequen腭B:5 ACATCTFCCACAAGAACCZ3:G3 5 r ^lTGTTT 3 耻D ligo_l 0 r I ̄#4AA 5 B- ligo_2 5 r^舶^TG。cTTG^^G^TGT TcG 3 B—9i igo_3 3 r T TC^J GGT1’CTTGT0G^^G^TGT 5 B—9ligo._4 Sequmu ̄C:5 AGATCACA ̄TFACCTATCTF 3 5 ^]r(:T 0 c_ Iigo_l 3 r T^6^ 5 c_ iigo._2 5 3 c_ ligo 3 3 r 5 c_ ligo._4 2.2体外转录法合成的shRNA(图1) 2.3 RNAi结果分析CCK-8细胞生长抑制情况测定 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国实验诊断学2008年7月第12卷第7期 笛 ^|10∞ 《 2 ・‘———845・-——— T T 而siRNAc与对照组无明显差异。其中,siRNAb在2 l 5 0 5 2 l 0 5 ACA UC AG垒 !JG c G d的抑制作用最强。从整个时间段来看,siRNAb的 抑制作用最明显,而siRNAa和siRNAc的抑制作用 UGU AGA AGG UGU UCU UGG ACC C T T C 不明显,但siRNAa抑制作用强于siRNAc。 图1 shRNAb链示意图 a.标准曲线绘制用以证明SKOV3细胞是呈现 对数生长,可以正常进行后续试验。CCK.8试剂盒 可正确显色,并且能按照近似直线回归的方式进行 显示(曲线略)。 b.干涉后曲线(见图2) 图2经siRNA干涉后不同时间内的抑制曲线 如图2所示,经siRNA干涉后,各组在不同时间 点对细胞生长抑制曲线可见:在1 d siRNAb与卡铂 的抑制作用相仿,而siRNAa也有一定的抑制作用, 而siRNAc与对照组无明显差异。其中,si 在2 d的抑制作用最强。从整个时间段来看,siRNAb的 抑制作用最明显,而siRNAa和siRNAc的抑制作用 不明显,但siRNAa抑制作用强于siRNAc。 2.3 CCK.8细胞生长抑制情况测定(加入卡铂) — control —-一siRNAa 十siRNAb — 一siRNAc 一卡铂 图3经siRNA干涉及加入卡铂后不同时间内的抑制曲线 如图3所示,经siRNA干涉后,各组在不同时间 点对细胞生长抑制曲线可见:在1 d siRNAb与卡铂 的抑制作用相仿,而siRNAa也有一定的抑制作用, 卡铂 图4 shRNAb+卡铂使细胞生长得到明显抑制 如图4所示:以卡铂与本实验抑制率最明显的 SiRNAb链联合应用,使细胞生长得到明显抑制,说 明erbB2在卵巢癌耐药和预后不良中起重要作用。 3讨论 RNA干涉现象(RNA interference RNAi)是近十 年来基因组功能研究中最惊奇的发现。RNAi现已 迅速成为分析研究真核细胞基因功能的重要手段之 一,并且有望发展成为治疗性基因干涉[¨。 RNAi作用机制:外源性(如病毒)或内源性的 dsRNA在细胞内与一种RNA酶Ill—Dicer结合,随即 被切割成21.23nt的,带有3 端单链尾巴及磷酸化的 5 端的21.23nt的短链dsRNA,是RNAi的起始诱导 物,即siRNA,siRNA与Dicer形成RISC复合体。siR. NA作为引导序列,按照碱基互补原则识别靶基因转 录出的mRNA,并引导RISC复合体结合mRNA,随后 siRNA与mRNA在复合体中换位,核酸酶Dicer将 mRNA切割成22.23nt的片段,特异性地抑制靶基因 的表达,而新产生的双链RNA片段可再次形成RISC 复合体,继续降解mRNA,从而产生级联放大效应。 因此,每个细胞只需要几个siRNA分子就能够引起 强烈的RNAi效应。此外,siRNA还可以在RNA依 赖性RNA聚合酶的作用下进行大量扩增,并转运出 细胞,使RNAi扩散到整个机体并可以传代[ I3]。 siRNA合成:我们应用的是阳离子脂质体载体。 研究表明,在体外构建siRNA表达载体,通过启动子 诱导表达,在细胞内产生siRNA,触发RNAi,是一个 切实可行的方案。合成siRNA的一般原则是:① mRNA编码区选择21个或23个碱基序列,序列中 维普资讯 http://www.cqvip.com ・-———846・-——— Cbin J Lab Di8 ,July,20o8,Vol 12,No.7 GC含量比值尽可能接近50%,理想的GC含量比值 序列过量增殖、对生物体的发育和基因表达调控起 为45%一55%,上限60%,超过70%作用明显减弱。 着重要的作用;另一方面也使得RNA干涉技术在基 50一lOOnt的AUG启动子和终止子应该避免。②在一 因功能的研究方面具有广阔的前景,是进行大规模 排序列中避免出现3个以上鸟嘌呤。Poly G序列可 基因功能研究的有效的反向遗传分析工具。 以重叠,形成环状结构,严重影响siRNA的作用效 体外转录实验结果:SK-OV3细胞转染shRNA 果。③优先选择从起始序列。如果选择从起始, 后结果:正常对照组及无关RNA组24、48、72小时 对应的siRNA 3 端碱基突出可以为dTdT,从RNA合 可见细胞生长正常,与时相无关,着色为深棕色; 成的角度讲,可以大大降低RNA合成成本和增加 siRNA(a)24、48、72 h可见有一定抑制效果,但48小 siRNA对核苷酸酶的抵抗性。确保所选序列与其他 时即开始恢复生长,至72小时恢复正常生长;siRNA 基因序列没有同源性l4-7]。 (b)24、48、72 h可见有明显抑制效果,以24—48小 众多的研究表明C—erbB2基因与卵巢癌密切相 时最为明显,至72小时仍维持相当抑制率,细胞着 关并影响预后,本实验希望应用siRNA有效干涉卵 色为浅棕色;siRNA(C)24、48、72小时可见细胞生长 巢癌SKOV3细胞中C—erbB2基因的表达。根据C— 正常,程度较对照组梢弱,着色为棕色,无抑制效果。 erbB2基因外显子序列设计了含有17一启动子的0li— 半定量的RT-PCR结果及CCK-8实验结果:与组化 go-DNA模板,体外转录合成了3对siRNA,同时应用 完全吻合。 公司设计的发夹序列合成了发夹RNA。shRNA设计 综上,利用T7一RNA聚合酶体外转录合成siRNA 获取及使用价格适中,可以获得稳定整和的细胞系, 是简便有效的新方法,相比化学合成法具有技术简 做到了转染及检测方法多样化,而且可以用于体外 单价格低廉的优势,该方法可以经济有效地替代化 研究而不局限于细胞培养;发夹RNA被引导并进入 学合成法。并为筛选有效siRNA序列,在整个基因 基因组DNA的机制还不清楚。由于RNA酶的广泛 组中进行大规模RNA干涉研究铺平了道路。 存在与难以灭活的顽固特性,使得RNA实验操作要 关闭或者抑制特异性基因表达对于改善化疗效 求较严格,为了保证成功进行的RNA干涉实验,首 果是至关重要的。 先应注意一些操作事项。RNA工作的主要问题是 参考文献: 防止RNA酶的污染。RNA酶无处不在,因此,严格 [1]Gilmour I|M,Macleod KG,McCaig A,et a1.Expression of erbB4/HER-4 控制实验条件,避免任何可能的污染是保证实验成 growth factor receptor isoforms in ovarian c,,ncer[J].cancer Res,2001,61 (5):2169. 功的关键。 [2]Muto M G,Kassis A I.Monoclonal antibodies used in the detection and RNAi技术有着无可比拟的优势:①特异性。 trelment of epithelial ovarian cancer[J].cancei",1995,76(1Osupp1): RNA干涉能够非常特异地只降解与之序列相应的 2O16. 内源基因的rnRNA,根据不同目的基因结构序列合 [3]] ̄ukushige S,Matsubarak,Y ̄hida M,el a1.Localization of a novel verb— 成的双链RNA所产生的效应存在着显著差异,外显 related gene。c—erbB一2 on human chromosome 17 and its liar pliifcation in— 子序列的双链RNA能产生特异和高效的基因抑制 agastric cell line[J].Mol Cell Biol,1986,6:955. [4]Lemoinne NR,Syaddon S,Dickson C,et a1.Absence of activating 1 ̄tn8. 作用,而只针对内含子序列的双链RNA则不能产生 melnbral'l(2e mutations in the c—erbB一2 proto-oncogene in human bresat 这种作用。②高效性。RNA干涉抑制基因表达具 cancer[j3.Oncogene,1990,2:332. 有很高的效率,对目的基因表达的抑制程度可以达 [5]Gilmour LM,Maeleod KG,lcCaigA,et a1.Expression of erbB4/HER-4 到缺失突变体表型的程度;而且数量相对很少的双 growth factor receptor isoforms in ovarian c.ncer[J].cancer Res,2001,61 链RNA分子(数量远少于内源mRNA的数量)就能 (5):2169. [6]Simpson BJ,Phillps HA,Lessells AM,et a1.C-erbB growth—factor-recep— 完全抑制相应基因的表达,这表明RNA干涉效应中 tot proteins in ovarian tumurs[J].1nt J Cancer,1995,64(3):202. 存在信号分子的扩增机制。③传染性。双链RNA [7]Wond YF,Cheung TH,Lain SK,el a1.Prevalence and signiifcance of 分子能够通过细胞膜、细胞间隙和细胞屏障而被转 HER-2/neu ampliifcation in epithelial ovarian cancer.[J].Gynecol Obs— 运。RNA干涉现象广泛存在于真核生物中,一方面 tie Invest,1995,4o(3):209. 具有抵抗病毒入侵、抑制转座子活动、防止自私基因 (收稿日期:2007—10—18) 

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