NIPBL基因在人乳腺癌细胞中的作用及其分子机制研究

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背景:  乳腺癌是一种高度恶性并且发病率很高的恶性肿瘤。虽然乳腺癌的诊断和治疗取得了很大进展,但乳腺癌仍然是全世界妇女癌症相关死亡的主要原因。遗传因素、环境因素、生活方式等是乳腺癌公认的致病因素,但导致乳腺癌发病的分子机制及原因还尚未完全明确。目前有研究报道CHEK2, ATM, BRIP1,TP53, CDH1, PTEN, PALB2 and STK11等基因跟罹患乳腺癌的风险有关。21基因检测技术现在越来越多为临床医生对低复发风险的乳腺癌患者决策后续治疗提供帮助。21基因检测通过检测16个肿瘤基因和5个内参基因以计算复发分数来预测复发风险。目前个体化治疗是乳腺癌治疗的一大热点,越来越多的基因检测公司通过检测患者血液或组织中乳腺癌相关基因的突变情况为患者选择治疗方案提供建议。化疗,内分泌治疗及靶向治疗是乳腺癌全身治疗的主要方式。然而耐药性的发生大大降低了治疗的疗效,影响患者的预后。遗憾的是乳腺癌的耐药机制尚未明确,目前有研究表明某些基因突变能导致耐药的发生。发现预测乳腺恶性肿瘤易感性或作为治疗靶点或提高药物敏感性的新基因是乳腺癌研究的重要领域。  NIPBL基因最早在德朗综合征(Cornelia de Lange syndrome,CdLS)中发现,与果蝇中的Nipped-B基因同源。其编码的NIPBL蛋白是Cohesin复合体的装载蛋白,结合Cohesin复合体并将Cohesin复合体装载在染色体特定位置上,介导姐妹染色单体聚合在一起,参与细胞有丝分裂和减数分裂。NIPBL基因还参与其他基因的表达及DNA双链断裂修复。NIPBL基因突变会影响Cohesin复合物的功能,并可能导致肿瘤的发生。目前越来越多的研究发现NIPBL与癌症的发生发展有关。已有研究报道 NIPBL 基因与结肠癌,胃癌,子宫内膜癌,非小细胞肺癌有关。但是NIPBL基因在乳腺癌中的作用尚未报道。本研究着重研究NIPBL基因在乳腺癌细胞中的作用。  目的:  NIPBL基因不仅参与Cohesin复合体与染色体的结合,还参与了其他基因表达的调控及DNA双链断裂修复。有研究报导NIPBL基因可能与结肠癌,胃癌,子宫内膜癌,非小细胞肺癌的发生发展有关。但是具体的机制尚未明确。本实验通过下调乳腺癌细胞 NIPBL 基因,观察细胞的增殖、迁移、侵袭等生物学功能现象并研究其发生的可能机制来研究NIPBL基因在乳腺癌中的作用。  方法:  收集4株乳腺癌细胞株的总蛋白,通过蛋白印迹实验筛选出NIPBL高表达的乳腺癌细胞株。用RNA干扰的方法下调乳腺癌细胞中的NIPBL蛋白。在6 孔板中均匀接种乳腺癌细胞,待细胞长到约占 6 孔板的 50%-70%后转染 si-NC,si-NIPBL1,si-NIPBL2。48小时后,收集转染后的细胞。对转染后的细胞进行CCK8 实验,克隆形成实验来观察 NIPBL 基因对乳腺癌细胞增殖能力的影响。对转染48小时后的细胞进行计数,取5-7x105细胞接种到Ibidi插件的每个小孔,待细胞贴壁后轻轻拔出Ibidi插件,换无血清培养基。在拔除插件后的0小时, 24小时,48小时及72小时观察细胞迁移情况。对转染48小时后的细胞计数,取105细胞至盛放在12孔板的transwell小室,小室里面盛放无血清培养基,小室外面放含血清的培养基,待48后染色观察细胞的侵袭情况。  收集转染48小时后的细胞至流式管中(约106个细胞),离心清洗离心倒上清液后加入DNA染色液(Staining solution)和渗透液(Permeabilizationsolution),混匀后避光孵育 30 分钟,上流式细胞仪检测细胞周期分布;用相同的方法收集转染48小时后细胞至流式管后,加入FITC Annexin、PI和Binding buffer,混匀后避光孵育 15 分钟,上流式细胞仪检测细胞凋亡率。  用细胞刮刮取转染48小时后的细胞于1.5ml ep管,离心舍弃上清液,加ripa裂解液,于冰上裂解30分钟提取蛋白。用BCA方法测蛋白浓度,加loading-buffer后加热使蛋白变性。通过SDS-PAGE电泳分离不同大小的蛋白,再通过转膜技术将蛋白从分离胶转移到 PVDF 膜上。孵育目的蛋白所对应的一抗和二抗后,在凝胶成像系统使用蛋白显影液使蛋白显影并分析蛋白条带结果。  结果:  Si-NIPBL能有效下调MCF7及Bcap37乳腺癌细胞中的NIPBL蛋白。si-NIPBL转染后的MCF7及Bcap37乳腺癌细胞的增殖能力较对照组低。MCF7乳腺癌细胞在被敲低NIPBL蛋白后其增殖抑制率可达50%以上。Bcap37乳腺癌细胞在被敲低 NIPBL 蛋白后其增殖抑制率可达 40%以上。Si-NIPBL 转染后的MCF7 及 Bcap37 乳腺癌细胞的细胞克隆形成能力降低。下调 NIPBL 蛋白后的MCF7细胞的克隆形成率降至10%以下,Bcap37细胞的克隆形成率降至20%以下。Si-NIPBL 转染后的 MCF7 及 Bcap37 乳腺癌细胞的迁移能力及侵袭能力下降。Si-NIPBL转染后的MCF7及Bcap37乳腺癌细胞阻滞在G0/G1期,并且引起CDK4蛋白及cyclinD1蛋白的减少。Si-NIPBL转染后的MCF7及Bcap37乳腺癌细胞更容易发生凋亡并且导致cleaved PARP, cleaved caspase 3, cleaved caspase 9 and BAX蛋白的增多。通过Westernblot发现si-NIPBL转染后的MCF7及Bcap37乳腺癌细胞LC3-II, P62蛋白上调,P-4EBP1, P-mTOR蛋白表达上调。  结论:  NIPBL基因能影响乳腺癌细胞增殖、细胞侵袭、细胞凋亡、细胞周期与细胞自噬。并且其机制可能是涉及了 mTOR 信号通路和凋亡周期相关基因的变化。
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