Circ_ZFR通过海绵吸附miR-195-5p上调KPNA4,促进非小细胞肺癌的紫杉醇耐药和进展

Circ_ZFR contributes to the paclitaxel resistance and progression of non-small cell lung cancer by upregulating KPNA4 through sponging miR-195-5p.

作者信息Junmin Li, Rongmei Fan, Hui Xiao
PMID33407505
发布时间2021-01-06
DOI10.1186/s12935-020-01702-0

实验完整度

高

包含细胞系与患者组织样本,涵盖体外功能实验(增殖、凋亡、迁移、侵袭)、机制验证(双荧光素酶报告基因、Western blot)及体内异种移植瘤模型。

主要模型

A549/PTX紫杉醇耐药细胞系 H460/PTX紫杉醇耐药细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型 非小细胞肺癌患者组织样本

重点核对

PTX耐药细胞系的建立:A549/PTX和H460/PTX由亲本细胞暴露于递增剂量PTX建立,并以5 nM PTX维持耐药性 si-circ_ZFR转染浓度:50 nM,使用Lipofectamine 2000转染 PTX处理浓度:0-160 nM用于IC50测定,体内给药剂量为3 mg/kg每周一次 异种移植瘤模型:BALB/c裸鼠,每只接种2×10^6个稳定转染sh-circ_ZFR或sh-NC的A549/PTX细胞 PTX敏感性评估:通过MTT测IC50,体内测量肿瘤体积和重量

摘要

背景:越来越多的证据表明环状RNA(circRNAs)在癌症进展和药物耐药中发挥重要作用。我们旨在探讨circ_ZFR在非小细胞肺癌(NSCLC)紫杉醇(PTX)耐药和进展中的作用及机制。方法:本研究使用两种NSCLC细胞系A549和H460。采用实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测circ_ZFR、ZFR、miR-195-5p和karyopherin subunit alpha 4(KPNA4)mRNA的水平。使用RNase R实验分析circ_ZFR的特性。采用MTT实验评估PTX耐药和细胞增殖。采用流式细胞术分析细胞周期和凋亡。采用Transwell实验检测细胞迁移和侵袭。采用Western blot实验检测Ki67、Twist1、E-cadherin和KPNA4的蛋白水平。采用双荧光素酶报告基因实验验证miR-195-5p与circ_ZFR或KPNA4之间的结合。采用小鼠异种移植瘤模型实验研究circ_ZFR对NSCLC体内PTX耐药的影响。结果:在PTX耐药的NSCLC组织和细胞中circ_ZFR水平升高。敲低circ_ZFR抑制了PTX耐药、细胞周期进程、增殖、迁移和侵袭,并诱导PTX耐药NSCLC细胞凋亡。机制分析中,circ_ZFR敲低通过海绵吸附miR-195-5p显著下调KPNA4的表达,从而促进PTX敏感性并抑制PTX耐药NSCLC细胞的进展。此外,circ_ZFR沉默增强了NSCLC体内PTX敏感性。结论:circ_ZFR敲低通过调节miR-195-5p/KPNA4轴在克服NSCLC的PTX耐药中发挥积极作用,这可能为NSCLC提供一种可能的circRNA靶向治疗。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
circ_ZFR在非小细胞肺癌紫杉醇耐药和进展中的作用及潜在分子机制是什么?
核心机制
circ_ZFR通过海绵吸附miR-195-5p上调KPNA4表达,从而促进PTX耐药和细胞恶性行为。
主要证据
敲低circ_ZFR抑制PTX耐药、细胞周期、增殖、迁移和侵袭并诱导凋亡;miR-195-5p抑制或KPNA4过表达逆转这些效应;双荧光素酶报告基因验证了circ_ZFR与miR-195-5p、miR-195-5p与KPNA4的结合。
研究意义
circ_ZFR/miR-195-5p/KPNA4轴可能为克服NSCLC的PTX耐药提供circRNA靶向治疗的新靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测circ_ZFR在组织与细胞中的表达

验证circ_ZFR在PTX耐药NSCLC组织和细胞中的表达水平及其与耐药的相关性。

采集患者组织样本(64例NSCLC组织和44例癌旁正常组织),分为PTX敏感组(n=44)和耐药组(n=20),使用qRT-PCR检测circ_ZFR表达;在HBE、A549、H460及耐药细胞系中检测circ_ZFR表达。

2

验证circ_ZFR的结构特性

确认circ_ZFR的环状结构和亚细胞定位。

RNase R实验处理总RNA后检测circ_ZFR和线性ZFR的水平;通过核质分离实验检测circ_ZFR在细胞核和细胞质中的分布。

3

敲低circ_ZFR观察体外功能

探究circ_ZFR对PTX耐药NSCLC细胞恶性表型的影响。

si-circ_ZFR或si-NC转染A549/PTX和H460/PTX细胞,通过MTT、流式细胞术、Transwell和Western blot检测PTX耐药、增殖、周期、凋亡、迁移和侵袭及相关蛋白表达。

4

验证circ_ZFR与miR-195-5p的相互作用

验证circ_ZFR是否作为miR-195-5p的海绵。

使用starbase 3.0预测结合位点,双荧光素酶报告基因实验验证circ_ZFR与miR-195-5p的直接结合;qRT-PCR检测敲低circ_ZFR后miR-195-5p的表达,及相关性分析。

5

验证miR-195-5p与KPNA4的靶向关系

验证KPNA4是否为miR-195-5p的直接靶基因。

通过双荧光素酶报告基因实验验证结合,并检测miR-195-5p过表达或抑制对KPNA4 mRNA和蛋白水平的影响。

6

进行回复实验验证机制

证实circ_ZFR通过miR-195-5p/KPNA4轴发挥功能。

在si-circ_ZFR基础上抑制miR-195-5p或过表达KPNA4,观察对PTX敏感性和细胞表型的逆转效果。

7

体内验证circ_ZFR对PTX耐药的影响

评估circ_ZFR敲低在体内对NSCLC PTX敏感性的影响。

将稳定敲低circ_ZFR的A549/PTX细胞皮下接种裸鼠,随后给予PTX或PBS,测量肿瘤体积和重量,并检测肿瘤组织中circ_ZFR、miR-195-5p和KPNA4的表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI1640培养基InvitrogenA4192301
胎牛血清Invitrogen16140063
青霉素-链霉素Invitrogen10378016
紫杉醇SolarbioSP8020
RNeasy小型试剂盒Qiagen74104
NanoDrop 2000c分光光度计Thermo Fisher Scientific--
M-MLV逆转录酶试剂盒PromegaM1701
TaqMan microRNA逆转录试剂盒Applied Biosystems4366596
StepOnePlus实时PCR系统Applied Biosystems4376598
SYBR Green PCR预混液Invitrogen4309155
特异性引物RIBOBIO--
RNase REpicenter BiotechnologiesRNR07250
PARIS试剂盒InvitrogenAM1921
脂质体2000Invitrogen11668500
MTTSolarbioM1020
二甲基亚砜SolarbioD8371
酶标仪Potenov--
RNA酶ASolarbioR1030
碘化丙啶BeyotimeC1062S
Annexin V-异硫氰酸荧光素BeyotimeC1062S
FACScan流式细胞仪BD Biosciences--
Transwell小室Corning Incorporated3374
基质胶SolarbioM8370
结晶紫SolarbioC8470
RIPA裂解液BeyotimeP0013C
聚偏二氟乙烯膜MilliporeISEQ00010
二抗 (bs-40296G-HRP)Bioss--
ECL化学发光试剂盒VazymeE411-04
Ki67抗体 (bs-23103R)Bioss--
Twist1抗体 (bs-2441R)Bioss--
E-cadherin抗体 (bs-1519R)Bioss--
N-cadherin抗体 (bs20623R)Bioss--
KPNA4抗体 (bs-16804R)Bioss--
CyclinD1抗体 (bs-0623R)Bioss--
Bcl-2抗体 (bs-33411R)Bioss--
Bax抗体 (bs-0127R)Bioss--
GAPDH抗体 (bs-10900R)Bioss--
pmirGLO质粒PromegaE1330
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
BALB/c裸鼠Vital River Laboratory--
GraphPad Prism 7----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
组织样本采集
样本来源:Re民医院;分组:敏感组44例,耐药组20例;储存条件:-80°C。
阅读提示:Materials and methods: Tissues acquisition
细胞培养与耐药株建立
细胞系:A549、H460及其PTX耐药株;耐药株建立方法:逐步递增PTX浓度;维持浓度:5 nM PTX;培养基:RPMI1640+10%FBS+1%青霉素-链霉素。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
细胞转染
转染试剂:Lipofectamine 2000;siRNA/miRNA浓度:50 nM;质粒量:2 μg;细胞密度:2×10^4 cells/well于6孔板。
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection
PTX耐药性评估
MTT法测定IC50;PTX浓度梯度:0, 10, 20, 40, 80, 160 nM;处理时间:48小时;检测波长:490 nm。
阅读提示:Materials and methods: MTT assay; Results: Fig. 1c
动物模型
小鼠周龄:4-6周;分组:每组7只;细胞接种量:2×10^6 A549/PTX细胞;给药:PTX 3 mg/kg或PBS,每周一次,共4次;肿瘤体积计算:长度×宽度^2/2。
阅读提示:Materials and methods: Murine xenograft model; Results: Fig. 8