CN108546702A - 靶向长链非编码RNA DDX11-AS1的siRNA及其在肝癌治疗中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种靶向长链非编码RNA DDX11‑AS1的siRNA及其在肝癌治疗中的应用。通过设计并合成靶向DDX11‑AS1的siRNA,将其转染肝癌细胞系,证实利用siRNA靶向抑制DDX11‑AS1的表达可显著抑制肝癌细胞的增殖、侵袭、迁移的能力并诱导肝癌细胞凋亡。本发明为肝癌治疗药物的研发提供了新靶点。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域,具体涉及靶向长链非编码RNADDX11-AS1的小干扰RNA(Small interfering RNA,siRNA)及其在肝癌治疗中的应用。
背景技术
肝癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一,尤其在东亚、非洲和南欧地区发病率较高,全球发病率呈现逐年上升的趋势。由于肝癌发病隐匿,早期诊断困难,治疗后复发率和转移率较高且预后差,导致肝癌死亡率高居不下。目前,早期手术切除是肝癌最主要和最有效的治疗手段,但大部分患者初次诊断时肝癌就已进入中晚期,极大限制了手术治疗。另外,即便是成功实施手术切除的早期患者,其切除手术后肝癌复发率也很高,进而严重影响了患者的生存率和总体治疗效果。此外,尽管放疗、介入治疗和肝移植等治疗方法取得一定进展,但由于在应用中受到众多禁忌症的限制,其总体疗效仍然很难令人满意。
肿瘤分子靶向治疗作为一种新型疗法,已逐步成为临床肿瘤治疗的重要手段。由于分子靶向治疗是通过特异性分子干预(封闭或抑制)肿瘤发生关键基因及信号传导通路等分子靶点,从而抑制肿瘤细胞的生长、转移或诱导其凋亡,因此,与传统治疗手段相比,具有更好的精准性,能选择性地杀伤肿瘤细胞,对正常组织损伤较低或无损伤,副作用小,不易产生耐药性。目前,用于分子靶向治疗的分子靶向药物非常有限,其关键原因在于有效的分子靶点数量不足,迫切需要寻找新的特异性分子靶点。
长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)是一类长度超过200个核苷酸但缺乏蛋白编码能力的RNA分子,可通过多样化作用机制在表观遗传、转录以及转录后水平调节编码蛋白基因的表达。
LncRNA DDX11-AS1为一条与编码基因DDX11反向转录且非重叠的非编码转录本,位于12号染色体p11.21区域。DDX11-AS1可被c-MYC转录激活,且在多种癌组织中上调表达,通过作用姐妹染色单体粘连调控细胞周期进而参与肺癌、结肠癌肿瘤细胞的生长。目前,肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)作为原发性肝癌的主要类型,约占原发性肝癌的90%,DDX11-AS1是否参与肝癌的发生发展并作为HCC的潜在治疗靶点,目前无实验证据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种靶向长链非编码RNA DDX11-AS1的siRNA及其在肝癌治疗中的应用。通过高效抑制LncRNA DDX11-AS1表达水平,应用于肝癌治疗。
为了达到上述目的,本发明采用了以下技术方案:
本发明首先采用荧光定量PCR的方法对临床肝癌组织/癌旁组织、肝癌细胞系/正常肝细胞中的LncRNA DDX11-AS1表达水平进行了检测,发现与癌旁组织和正常肝细胞相比,DDX11-AS1在肝癌组织和肝癌细胞系中高表达;其次,针对DDX11-AS1基因序列设计并合成多条特异靶向DDX11-AS1的siRNA,采用脂质体介导的方法转染肝癌细胞后,通过荧光定量PCR的方法检测siRNA沉默DDX11-AS1的效率,同时采用CCK-8、Annexin-V/PI染色流式分析、Transwell等实验方法检测siRNA对细胞增殖、凋亡、侵袭、迁移的影响,结果显示多条siRNA联合转染对DDX11-AS1具有较高的沉默效率,可显著抑制肝癌细胞的增殖与侵袭、迁移能力,同时促进肝癌细胞凋亡,即显著抑制肝癌细胞进展。
优选的,本发明提供的能高效抑制LncRNA DDX11-AS1表达的siRNA,为6条siRNA的混合物,6条siRNA的序列分别如SEQ.ID.NO.1至SEQ.ID.NO.6所示。
本发明提供的能高效抑制LncRNA DDX11-AS1表达的siRNA,通过抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭的同时促进肝癌细胞凋亡,达到治疗肝癌(例如HCC)的目的。
本发明提供的能高效抑制LncRNA DDX11-AS1表达的siRNA可以在制备预防和治疗肝癌(例如HCC)的药物中应用。
本发明提供的用于治疗肝癌(例如HCC)的药物制剂,包括能高效抑制LncRNADDX11-AS1表达的siRNA或其核酸序列修饰物及药学上接受的载体。
优选的,所述的核酸序列修饰物为通过对靶向LncRNA DDX11-AS1的siRNA(例如SEQ.ID.NO.1至SEQ.ID.NO.6中任意一个或多个序列)进行任意核苷酸的核糖修饰、碱基修饰和磷酸骨架修饰中的一种或多种修饰后获得的核酸序列修饰物。
优选的,所述的载体选自病毒、纳米颗粒、胆固醇或脂质体。
本发明还提供一种用于诊断肝癌或检测细胞中LncRNADDX11-AS1的表达水平的试剂盒,该试剂盒包括用于采用实时荧光定量PCR方法检测LncRNADDX11-AS1的表达量的引物对。
本发明的有益效果体现在:
本发明通过靶向长链非编码RNADDX11-AS1的siRNA降低DDX11-AS1表达水平,能够有效抑制肝癌细胞的增殖、克隆形成、迁移和侵袭能力,同时,有效诱导肝癌细胞凋亡,对于开发新的抗肝癌基因药物和提高肝癌的治疗效果有重要的意义,具有显著的应用前景和经济价值。
进一步的,本发明所提供的siRNA能够使肝癌细胞周期阻滞在S期和G2/M期。
进一步的,本发明所提供的siRNA能高效抑制DDX11-AS1的表达,抑制率可达71%。
附图说明
图1为DDX11-AS1在人肝细胞癌及癌旁组织(A)、人肝细胞癌细胞系及正常肝细胞株(B)中的表达,其中:*p<0.05,**p<0.01,差异具有统计学意义。
图2为靶向DDX11-AS1的siRNA对肝癌细胞中DDX11-AS1的干扰效率,其中:**p<0.01,差异具有统计学意义。
图3为靶向DDX11-AS1的siRNA对肝癌细胞增殖(A)和克隆形成(B)的影响,其中:**p<0.01,差异具有统计学意义。
图4为靶向DDX11-AS1的siRNA对肝癌细胞周期的影响,其中:**p<0.01,差异具有统计学意义。
图5为靶向DDX11-AS1的siRNA对肝癌细胞凋亡的影响,其中:**p<0.01,差异具有统计学意义。
图6为靶向DDX11-AS1的siRNA对肝癌细胞迁移(A)与侵袭(B)能力的影响,其中:**p<0.01,差异具有统计学意义。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明为了明确DDX11-AS1是否参与肝癌的发生发展,首先通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法对DDX11-AS1在临床肝癌组织和细胞系中的表达水平进行了检测,发现DDX11-AS1在肝癌组织和肝癌细胞系中高表达;其次,针对DDX11-AS1基因序列设计并合成6条特异靶向DDX11-AS1的siRNA,采用脂质体介导的方法将6条siRNA的混合物转染肝癌细胞Bel-7402以沉默其DDX11-AS1的表达,并观察对细胞增殖、凋亡、侵袭、迁移的影响。
实验1、DDX11-AS1在人肝细胞癌细胞系及正常肝细胞株、肝细胞癌及癌旁组织中的表达
1、材料
细胞:人肝细胞癌细胞系HepG2、SMMC-7721、MHCC97H、MHCC97L、Bel-7402、Bel-7404和Hep3B及正常肝细胞株L-O2。均购自中国科学院上海生命科学研究院细胞资源中心。
试剂:DMEM高糖型细胞培养液、青霉素、链霉素购自Hyclone公司,胎牛血清购自Gibco公司,Trizol购自Invitrogen公司,反转录试剂盒Primescript RT reagent kit和实时荧光定量PCR SYBR Premix Ex Taq II试剂盒购自TaKaRa公司。qRT-PCR特异性引物由金唯智生物科技有限公司合成。
2、方法
2.1、标本来源
收集西安交通大学第二附属医院和宝鸡市中心医院2016年1月~2017年12月手术切除肝癌标本16例,手术切除后30min内取材,每例分别取癌和癌旁组织(距肿瘤边缘>2cm),立即投入液氮保存。所有肿瘤标本经病理证实为肝细胞癌。
2.2、细胞培养
人肝细胞癌细胞系HepG2、SMMC-7721、MHCC97H、MHCC97L、Bel-7402、Bel-7404、Hep3B和正常肝细胞株L-O2用高糖型DMEM细胞培养液(加入10%胎牛血清、100U/mL青霉素链霉素双抗),置于37℃、5%CO2的恒温培养箱中培养。
2.3、细胞及组织中总RNA的提取
对于人肝癌细胞及正常肝细胞、肝癌组织及癌旁组织,使用Trizol试剂提取细胞和组织总RNA。利用Nanodrop 2000分光光度法(Thermo Fisher Scientific,USA)和琼脂糖凝胶电泳评估RNA的浓度和质量。总RNA提取方法具体如下:
①将6孔板中培养的细胞去掉培养液,用预冷的PBS洗涤2次,加入1mL Trizol试剂裂解细胞,并移至无酶EP管中;或取100mg组织置入1mL Trizol,匀浆器匀浆,并移至无酶EP管中;
②向无酶EP管中加入200μL氯仿,充分震荡混匀15s,室温静置5min后置于4℃超速离心机,12000rpm离心15min;
③将上层含有RNA的水相移入新的无酶EP管中,作好相应标记,加入500μL异丙醇,振荡器上充分震荡混匀,置于4℃超速离心机,12000rpm离心10min;
④完全弃除上清,沉淀即为RNA,然后加入提前配制的1mL 75%乙醇,振荡器上充分混匀后于4℃超速离心机,7500rpm离心5min;
⑤完全弃除上清,风干沉淀后加入无酶水20μL,并测定RNA浓度及纯度,标记好后置于-80℃超低温冰箱保存。
2.4、反转录
采用TAKARA公司的PrimeScript RT reagent Kit with gDNAEraser(PerfectReal Time)试剂盒,并按说明书操作,分为两步:
第一步去除提取的总RNA中的基因组DNA:提取的总RNA1μg,5×gDNAEraserBuffer 2μL,gDNA Eraser 1μL,无RNA酶的ddH2O补到10μL。置于PCR仪中42℃孵育2min,得反应液。
第二步进行反转录反应,体系如下:上一步的反应液10μL,5×PrimescriptBuffer 2(for Real Time)4μL,Primescript RT Enzyme Mix I 1μL,RT Primer Mix 1μL,ddH2O 4μL,总体积20μL。置于PCR仪中37℃孵育15min,85℃孵育5s灭活逆转录酶,得到cDNA。
2.5、qRT-PCR
采用TAKARA公司SYBR Premix Ex Taq II试剂盒,其反应体系如下:SYBR 10μL,lncRNA-DDX11-AS1正向引物(5`-ATGGTCCTGTTTGCACCATCA-3`)0.4μL,lncRNA-DDX11-AS1反向引物(5`-GGCAGAGGAATGAGGCTGACTG-3`)0.4μL,c DNA 2μL,ROX Reference Dye II 0.4μL,ddH2O 6.8μL,总体积20μL。
内参基因β-Actin的正向引物为:5`-TGGCACCCAGCACAATGAA-3`,反向引物为:5`-CTAAGTCATAGTCCGCCTAGAAGCA-3`。
反应条件如下:95℃30s预变性;95℃5s变性,60℃34s退火并延伸,40个循环。熔解曲线分析:60-95℃,每0.4℃读1次。同时以内参β-Actin基因作为校对,使用ABI7500fast进行qRT-PCR和数据收集,采用2-ΔΔCt进行数据分析。
3、结果
DDX11-AS1在癌旁组织中不表达或表达水平很低,而在肝癌组织中高表达,并达到显著差异(p<0.05、图1A)。DDX11-AS1在HCC细胞系(HepG2、SMMC-7721、MHCC97H、MHCC97L、Bel-7402、Bel-7404和Hep3B)中表达显著高于正常肝细胞系LO-2(图1B)。这些结果表明DDX11-AS1在HCC组织和细胞中异常表达可能具有促癌作用。
实验2、siRNA抑制DDX11-AS1表达后对肝癌细胞功能的影响
1材料
细胞:人肝细胞癌细胞系Bel-7402,购自中国科学院上海生命科学研究院细胞资源中心。
试剂:转染试剂Lipofectamine 3000购自Thermo Fisher Scientific公司,CCK-8和Annexin V-FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒购自日本DOJINDO公司。
2、方法
2.1细胞培养
同实验1。
2.2靶向DDX11-AS1的siRNA序列的设计与合成
在NCBI获得DDX11-AS1基因序列(NR_038927.2),然后利用BLOCK-iT RNAiDesigner软件(Thermo Fisher Scientific)设计特异靶向DDX11-AS1的siRNA(siDDX11-AS1),从结果中共选择6条进行合成并制成siRNA混合物(等摩尔比),具体siRNA的序列参考以下DDX11-AS1(NR_038927.2)上的靶点设计(于2015年10月完成设计):
siRNA1:5`-CTCATTCCTCTGCCTACAA-3`
siRNA2:5`-GGAGAATGAATTCATGCTA-3`
siRNA3:5`-CCTTATCACTGTGGCAGAA-3`
siRNA4:5`-TGTGACCATCGTGGAAGCCC-3`
siRNA5:5`-GCTGCTACTGTGGAGGACGT-3`
siRNA6:5`-AATGAGAGAGCCAAGGCCTT-3`
上述靶向DDX11-AS1的siRNA由广州锐博生物科技有限公司合成。
实验用到的阴性对照序列(siNC,在人基因组上无作用靶点)购自广州锐博生物科技有限公司。
2.3细胞转染
将人肝细胞癌细胞系Bel-7402接种于6孔板中,37℃、5%CO2培养过夜,在转染前生长至汇合度30~50%,参照Lipofectamine 3000(Thermo Fisher Scientific)说明书进行转染48h。具体步骤如下:
a)将5μL siDDX11-AS1混合物/siNC(终浓度50nm)和3.75μL lipo3000转染试剂分别加入至125μL无血清DMEM培养液中,分别混匀后,将含有siRNA的DMEM培养液加入至含有lipo3000转染试剂的DMEM培养液中,小心混匀,静置5min,得转染液;
c)转染:将上述转染液加入上述6孔板(含有2mL培养液)中,置于37℃、5%CO2培养箱孵育;
d)转染后收集细胞,采用qRT-PCR检测siRNA对DDX11-AS1的干扰效果,或进行细胞增殖、凋亡、侵袭与迁移实验。
2.4qRT-PCR检测siRNA对DDX11-AS1的干扰效果
转染48h后,收集转染后的实验组细胞(转染siDDX11-AS1混合物的肝癌细胞)和对照组细胞(转染siNC的肝癌细胞),进行细胞总RNA提取,反转录及qRT-PCR,方法同实验1。
2.5细胞增殖实验
采用CCK-8实验和平板克隆形成实验检测细胞增殖活性。
CCK-8实验具体操作方法:收集转染siRNA 24h后的实验组和对照组细胞,加入完全培养液重悬,细胞计数,以3000个/孔密度接种于96孔板中,实验组和对照组各设置5行,每行5个复孔,37℃、5%CO2培养。设置24h、48h、72h及96h 4个时间点,检测时每孔加入10μLCCK-8试剂并在37℃培养箱中孵育2小时后,通过酶标仪检测450nm处各孔的光密度(OD)。在无细胞孔中加入完全培养基作为调零孔。
克隆形成实验具体方法:收集转染siRNA 24h后的实验组和对照组细胞,加入完全培养液重悬,细胞计数,以1000个/孔密度接种于6孔板,实验组和对照组各3孔,培养7天后吸去各孔培养基,PBS洗涤2次,每孔加1mL 4%多聚甲醛固定20min,吸去多聚甲醛,PBS洗涤2次,每孔加入1mL结晶紫染色液,20min后吸去,自来水下冲洗6孔板,晾干后计算集落。
2.6细胞周期实验
Bel-7402细胞接种于6孔板中,收集转染siRNA 24h后的实验组和对照组细胞,并用预冷的80%乙醇于4℃下固定过夜,用PBS洗涤细胞后,用含有50μg/mL PI、100μg/mLRNase A和0.2%(v/v)Triton X-100的碘化丙啶(PI)染色溶液黑暗处理30min,通过FC500流式细胞仪(BI Bioscience)测定细胞周期,并用FlowJo软件(Treestar,USA)进行各阶段细胞百分数分析。
2.7细胞凋亡实验
Bel-7402细胞接种于6孔板中,收集转染siRNA 24h后的实验组和对照组细胞,用预冷的PBS洗涤细胞2次,加入100μL 1×Binding Buffer重悬细胞,加入5μL Annexin V-FITC和5μL PI Staining Solution,轻轻混匀,避光、室温反应15min,加入400μL1×Binding Buffer,混匀后放置于冰上,1h内进行流式检测。
2.8细胞侵袭与迁移实验
收集转染siRNA 24h后的实验组和对照组细胞,加入完全培养液重悬,细胞计数。在Transwell小室(自康宁公司购买,侵袭实验预铺基质胶)内加入100μL细胞悬液(含1%胎牛血清的DMEM高糖细胞培养液,每孔约4×104个细胞),将小室放入24孔板细胞培养板内,在下层中加入600μL含20%胎牛血清的DMEM高糖细胞培养液,37℃,5%CO2浓度,饱和湿度培养细胞24-48h。取出小室,弃除24孔板内的培养液,加入600μL 90%乙醇固定10min,用无菌棉签轻轻拭去小室内部残留的乙醇和细胞,待风干后加入600μL 0.1%结晶紫染液,染色10min。使用倒置显微镜,于低倍镜下,每个小室随机选取5-8个视野进行观察并拍照、计数。
3结果
3.1 siDDX11-AS1对肝癌细胞DDX11-AS1的干扰效率
如图2所示,与转染siNC的对照组相比,肝癌细胞系Bel-7402转染siDDX11-AS1混合物后,沉默效果显著,细胞中DDX11-AS1的表达水平下调了71%,表明siRNA转染肝癌细胞可显著抑制DDX11-AS1的表达水平。
3.2 siDDX11-AS1对肝癌细胞的增殖和克隆形成能力的影响
如图3A所示,与siNC对照组相比,转染siDDX11-AS1混合物可明显抑制肝癌细胞的增殖能力,且平板克隆形成实验结果与CCK8实验结果一致,转染siDDX11-AS1混合物后肝癌细胞的平板克隆形成能力显著减弱(图3B),表明siDDX11-AS1可抑制肝癌细胞的增殖和克隆形成能力。
3.3 siDDX11-AS1对肝癌细胞周期的影响
如图4所示,在肝癌细胞系Bel-7402中转染靶向DDX11-AS1的siRNA(siDDX11-AS1混合物)后,细胞周期阻滞在S期和G2/M期,表明siDDX11-AS1导致肝癌细胞周期发生阻滞。
3.4 siDDX11-AS1对肝癌细胞凋亡的作用
如图5所示,与转染siNC的对照组相比,肝癌细胞系Bel-7402中转染靶向DDX11-AS1的siRNA(siDDX11-AS1混合物),细胞凋亡数显著增加,提示siDDX11-AS1可诱导肝癌细胞凋亡。
3.5 siDDX11-AS1对肝癌细胞的迁移与侵袭的影响
如图6所示,与转染siNC的对照组相比,肝癌细胞系Bel-7402中转染靶向DDX11-AS1的siRNA(siDDX11-AS1混合物),发生迁移(图6A)和侵袭(图6B)的细胞数量显著减少,提示siDDX11-AS1可显著抑制肝癌细胞的迁移与侵袭能力。
上述结果表明本发明提供的特异靶向lncRNA DDX11-AS1的siRNA,具有良好的DDX11-AS1表达抑制效果,转染后可显著抑制肝癌细胞的增殖、侵袭和迁移能力,同时可诱导肝癌细胞发生凋亡。
本发明首次证实了siRNA对DDX11-AS1具有较高的沉默效率,可显著抑制肝癌细胞的增殖、侵袭、迁移能力的同时促进其凋亡,为肝癌的治疗提供了新的药物靶点,而靶向DDX11-AS1基因的siRNA可用于开发新的肝癌治疗药物,具有良好的应用前景。
序列表
<110> 西安交通大学
<120> 靶向长链非编码RNA DDX11-AS1的siRNA及其在肝癌治疗中的应用
<160> 10
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 19
<212> DNA
<213> Homo sapiens
<400> 1
ctcattcctc tgcctacaa 19
<210> 2
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<212> DNA
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<211> 20
<212> DNA
<213> Homo sapiens
<400> 6
aatgagagag ccaaggcctt 20
<210> 7
<211> 21
<212> DNA
<213> lncRNA-DDX11-AS1正向引物()
<400> 7
atggtcctgt ttgcaccatc a 21
<210> 8
<211> 22
<212> DNA
<213> lncRNA-DDX11-AS1反向引物()
<400> 8
ggcagaggaa tgaggctgac tg 22
<210> 9
<211> 19
<212> DNA
<213> 内参β-Actin正向引物()
<400> 9
tggcacccag cacaatgaa 19
<210> 10
<211> 25
<212> DNA
<213> 内参β-Actin反向引物()
<400> 10
ctaagtcata gtccgcctag aagca 25
Claims (10)
1.一种siRNA,其特征在于:该siRNA抑制长链非编码RNA DDX11-AS1的表达。
2.根据权利要求1所述的siRNA,其特征在于:所述siRNA使肝癌细胞中长链非编码RNADDX11-AS1的表达水平下调50%以上。
3.根据权利要求1所述的siRNA,其特征在于:所述长链非编码RNA DDX11-AS1上的siRNA靶点个数为2~6个。
4.一种靶向长链非编码RNA DDX11-AS1的siRNA在制备用于治疗肝癌的药物中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于:所述siRNA选自SEQ.ID.NO.1~6中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于:所述靶向长链非编码RNA DDX11-AS1的siRNA通过抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭并诱导凋亡达到治疗肝癌的目的。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于:所述靶向长链非编码RNA DDX11-AS1的siRNA使肝癌细胞周期阻滞在S期和G2/M期。
8.一种用于治疗肝癌的药物制剂,其特征在于:该药物制剂包括siRNA或其核酸序列修饰物及载体,所述siRNA或其核酸序列修饰物抑制长链非编码RNA DDX11-AS1的表达。
9.根据权利要求8所述的药物制剂,其特征在于:所述核酸序列修饰物是通过对所述siRNA进行任意核苷酸的核糖修饰、碱基修饰和磷酸骨架修饰中的一种或多种修饰而获得的;所述载体选自病毒、纳米颗粒、胆固醇或脂质体。
10.一种用于诊断肝癌或检测细胞中长链非编码RNA DDX11-AS1的表达水平的试剂盒,其特征在于:该试剂盒包括用于采用实时荧光定量PCR方法检测长链非编码RNA DDX11-AS1的表达量的引物对。
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