负载miR-494-3p抑制剂工程化外泌体抑制胃癌细胞增殖

Suppression of gastric cancer cell proliferation by miR-494-3p inhibitor-loaded engineered exosomes.

作者信息Limin Zhang, Yingwei Xue, Hongfeng Zhang
PMID38770297
期刊Heliyon
发布时间2024-05-07
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e30803

实验完整度

包含体外细胞实验(外泌体表征、内吞、功能验证)和临床组织样本表达分析,但缺乏体内动物模型验证。

主要模型

人胃癌细胞系HGC27 人正常胃细胞系GES-1 胃癌组织及正常组织样本(各22例)

重点核对

外泌体分离来源:人骨髓间充质干细胞,使用Umibio试剂盒提取 电穿孔参数:500 nmol inhibitor与500 μL电穿孔缓冲液混合,200 V、100 μF 外泌体与细胞共培养的剂量和时间:PKH26标记外泌体与HGC27共培养,EdU实验中处理至少6小时 细胞分组:PBS组、未负载外泌体组、miR-494-3p抑制剂外泌体组 统计学:三次独立重复,t检验或单因素方差分析,P<0.05

摘要

背景:胃癌需要新的治疗方法,而外泌体是有前景的治疗载体。我们制备了miR-494-3p抑制剂外泌体,以评估其对胃癌细胞的影响。方法:我们全面研究了致癌性miR-494-3p在患者胃癌组织中的表达。随后,我们构建了载miR-494-3p抑制剂外泌体,并通过透射电子显微镜和纳米颗粒追踪分析表征了其形态和大小。接下来,我们测定了外泌体中miR-494-3p抑制剂的包封效率,并通过定量外泌体标志物的存在来评估外泌体的结构完整性。这些验证之后,我们将miR-494-3p抑制剂外泌体与癌细胞共培养,并使用PKH26染色可视化工程化外泌体被胃癌细胞高效内吞,并评估这些修饰的外泌体对胃癌细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的影响。结果:与对照组相比,胃癌组织中miR-494-3p表达升高。在miR-494-3p抑制剂外泌体中检测到显著的miR-494-3p低水平,表明有效包封。将miR-494-3p抑制剂整合到工程化外泌体中并未改变外泌体的形态或大小。最后,PKH26标记的外泌体清楚地证明被胃癌细胞高效内吞,导致增殖、迁移、侵袭减少,凋亡增加。结论:我们的研究确定了胃癌组织中miR-494-3p的升高,促进了包封效率高的miR-494-3p抑制剂外泌体的开发。这些工程化外泌体证明能被癌细胞成功内吞。这凸显了它们通过抑制增殖、迁移和侵袭同时增强凋亡,在胃癌治疗中具有治疗应用的潜力。

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
探究负载miR-494-3p抑制剂的外泌体对胃癌细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭的影响。
核心机制
miR-494-3p抑制剂外泌体通过靶向SOX7沉默SOX7,抑制MMP2和MMP9的转录,从而抑制胃癌细胞的迁移和侵袭。
主要证据
qPCR显示胃癌组织和细胞系中miR-494-3p高表达;TEM和NTA证实外泌体形态和大小未受负载影响;PKH26染色显示外泌体被HGC27细胞内吞;EdU、流式、伤口愈合和Transwell实验显示抑制增殖、增强凋亡、抑制迁移和侵袭;Western blot显示Bax、cleaved-caspase 3/9升高,Bcl-2、SOX7、MMP2、MMP9降低。
研究意义
该研究表明负载miR-494-3p抑制剂的外泌体可能成为胃癌治疗的有前景的治疗策略,为胃癌的预防和治疗提供新方向。

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

临床样本和细胞系中miR-494-3p表达分析

验证miR-494-3p在胃癌中的表达上调,为靶向该miRNA提供依据。

通过qPCR检测22例胃癌组织及22例正常组织,以及5种胃癌细胞系和正常胃细胞GES-1中的miR-494-3p水平。

2

工程化外泌体的制备与表征

构建负载miR-494-3p抑制剂的外泌体,并验证其形态、大小、标志物和包封效率。

从人骨髓间充质干细胞提取外泌体,通过电穿孔法负载miR-494-3p抑制剂;用TEM观察形态,NTA分析粒径,Western blot检测外泌体标志物,qPCR检测miR-494-3p表达量。

3

外泌体被胃癌细胞内吞的验证

确认工程化外泌体能够被胃癌细胞摄取,并有效降低细胞内miR-494-3p水平。

用PKH26标记外泌体,与HGC27细胞共培养,通过共聚焦显微镜可视化内吞;qPCR检测细胞内miR-494-3p水平变化。

4

体外功能验证:增殖与凋亡

评估miR-494-3p抑制剂外泌体对胃癌细胞增殖和凋亡的影响。

通过EdU实验检测细胞增殖;通过流式细胞术检测凋亡率;通过Western blot检测凋亡相关蛋白(Bax、Bcl-2、cleaved-caspase 3/9)表达。

5

体外功能验证:迁移与侵袭

评估miR-494-3p抑制剂外泌体对胃癌细胞迁移和侵袭能力的影响。

通过伤口愈合实验评估细胞迁移;通过Transwell实验评估迁移和侵袭(使用基质胶包被);通过Western blot检测转移相关蛋白(SOX7、MMP2、MMP9)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
F12K培养基Biological Industries--
青霉素/链霉素Yeasen--
胎牛血清Royacel--
外泌体提取试剂盒Umibio--
透射电子显微镜FEITecnai
ZetaView PMX 110纳米颗粒分析仪----
PKH26染色缓冲液Umibio--
共聚焦显微镜Carl Zeiss--
miR-494-3p抑制剂Ribobio--
电穿孔缓冲液BTX--
MicroPulser电穿孔仪Bio-Rad--
TRIzol缓冲液Multi Sciences--
逆转录PCR试剂盒Yeasen--
PerfectStart SYBR qPCR预混液Vazyme--
Annexin V-7AAD凋亡检测试剂盒----
流式细胞仪BDCanto
EdU试剂盒Thermo Fisher--
Hoechst 33342Fcmacs--
荧光显微镜OlympusCKX53
Transwell小室Merck8
基质胶----
结晶紫Alladin--
蛋白提取试剂盒Tiangen Biotech--
硝酸纤维素膜Whatman--
Bax一抗Arigo66247
Bcl-2一抗Arigo55188
Cleaved-caspase3一抗Arigo57512
Cleaved-caspase9一抗Cell Signaling Technology9505
MMP2一抗Arigo56426
MMP9一抗Arigo54980
β-actin一抗Arigo62346
抗兔HRP标记IgG二抗ArigoARG65351
抗小鼠二抗Cell Signaling Technology7076
Clarity Western ECL试剂盒Bio-Rad--

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
临床样本收集
胃癌组织和正常组织各22例,来源于哈尔滨医科大学附属肿瘤医院,患者未接受术前治疗,年龄18-70岁,组织储存于-80°C
阅读提示:Materials and methods, 2.1 Clinical tissue collection
细胞培养
细胞系来源(Procell),培养基F12K添加10%FBS和1%青霉素/链霉素,培养条件37°C、5%CO2
阅读提示:Materials and methods, 2.2 Cell
外泌体提取与表征
外泌体提取试剂盒(Umibio),细胞处理16小时4°C,TEM和NTA条件;标志物TSG101、CD63;负载miR-494-3p抑制剂后粒径约100nm
阅读提示:Materials and methods, 2.3-2.6; 图2
电穿孔负载条件
500 nmol miR-494-3p inhibitor与500μL电穿孔缓冲液混合,200V、100μF,0.4cm电极杯;离心去除未负载(4°C、100,000g、70min)
阅读提示:Materials and methods, 2.6 Loading of miR-494-3p inhibitor
细胞功能实验
HGC27细胞分组(PBS、未负载外泌体、miR-494-3p抑制剂外泌体);EdU实验细胞密度4×10^4/well,处理至少6h;凋亡实验2×10^5细胞,Annexin V-7AAD;迁移侵袭Transwell 2×10^4细胞/300μL,24h孵育;伤口愈合划痕后48h评估
阅读提示:Materials and methods, 2.8-2.11; 图4和图5
蛋白检测
蛋白上样量35μg,10% SDS-PAGE,抗体信息(Bax等),内参β-actin
阅读提示:Materials and methods, 2.12 Western blot
统计分析
三次独立重复,数据以平均值±标准差表示;两组比较用t检验,多组用单因素方差分析;显著性P<0.05
阅读提示:Materials and methods, 2.13 Statistical analysis