miR-31对人皮肤鳞状细胞癌生长的影响及作用机制的研究

陈 凯 常东方 段绍坤 李渝凉

皮肤鳞状细胞癌（鳞癌）是我国常见的皮肤恶性肿瘤，具有高度的侵袭能力，可能与紫外照射损伤、免疫抑制及其他皮肤疾病有关［1］。因此，寻找其发生过程中发挥关键作用的分子对其治疗是必要的。研究发现微小RNA（microRNA，miRNA）在肿瘤的发生发展中起着重要的作用［2］。

miRNA是一类比较保守的单链非编码小RNA分子，主要通过与靶基因mRNA 3'UTR结合，在转录后水平调控基因的表达［3，4］。miRNA参与一系列的生理过程，如生长、发育、分化及凋亡［5］。研究发现约50%miRNA基因定位于染色体上肿瘤基因相关区域，并且在肿瘤中经常伴随着miRNA的异常表达［6］。关于miRNA与皮肤鳞癌的研究在国内外报道甚少，有研究表明在皮肤鳞癌中miR-125b通过靶定MMP-13抑制鳞癌细胞的生长和侵袭迁移［7］。此外，通过对皮肤鳞癌和其他皮肤肿瘤患者中miRNA表达水平的分析，发现miR-31在皮肤鳞癌中高表达［8］。然而，关于miR-31在皮肤鳞癌中的作用还未明确。

本研究探索了miR-31对细胞增殖以及肿瘤生长的影响，并对其靶基因进行验证。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究20对皮肤鳞癌和癌旁正常组织来自2011年1月至2013年6月重庆医科大学永川医院收治患者，并得到患者的知情同意。鳞癌细胞A431和SLC-1的培养液是含有10%FBS的DMEM（Gibco公司）。脂质体LipofectamineTM2000购自Invitrogen公司，ASO和siRNA购自上海吉玛公司。兔抗LATS2和GAPDH抗体购自Abcam公司。RNA提取试剂盒购自Qiagen公司，反转录酶购自Fermentas公司，实时定量PCR的2×SYBR Green Master Mix购自Takara公司。

1.2 方法

1.2.1 细胞转染 按照脂质体的说明进行。细胞转染4 h后，换含有血清的培养液，在37℃、5%CO2的孵箱中继续培养。

1.2.2 平板克隆形成实验 将转染的细胞种到12孔板，每隔3天换液至到大部分克隆形成。用PBS清洗后5%浓度结晶紫染色，并进行计数。

1.2.3 体外成瘤实验 裸鼠购自北京维通利华有限责任公司（动物合格证号：SCXK（京）2013-0002），并得到动物管理委员会的许可。裸鼠在无菌的条件下正常饮食，将106个转染的鳞癌细胞重悬在100 μL无血清培养液中，经皮下注射途径植入裸鼠。大概3周后，将小鼠麻醉处死取出肿瘤组织，并量取体积。体积=（长×宽2）/2。

1.2.4 Western印迹 细胞中转染LATS2的siRNA（20 nM）以及对照，48 h后提取蛋白进行Western印迹分析LATS2的水平。转染48 h后，用PBS洗细胞后用RIPA缓冲液裂解细胞。利用BCA法进行蛋白浓度测定，取20 μg蛋白进行SDS-PAGE胶分析。最后利用ECL显影，并分析条带的强度。以GAPDH作为内参。

1.2.5 RNA提取和实时定量PCR 利用RNA提取试剂盒进行RNA提取，采用NanoDrop ND-1000分光光度计测定RNA的浓度。取500 ng RNA进行cDNA的合成后进行PCR反应。反应条件是：95℃30 s，之后40个循环95℃ 30 s，57℃ 30 s，72℃ 30 s。以U6 RNA和β-actin作为内参。

1.2.6 免疫组织化学 将石蜡包埋的组织切片进行脱蜡水合处理，3%H2O2室温孵育5 min。蒸馏水冲洗，PBS浸泡5 min后，用5%山羊血清封闭10 min，滴加一抗工作液孵育1 h。然后用生物素标记的二抗工作液37℃孵育10 min。最后滴加辣根酶标记的链霉卵白素工作液，37℃孵育30 min。PBS冲洗后显色剂显色3 min，在显微镜下观察。

1.2.7 GFP报告载体实验 将含有miR-31结合位点的LATS2 3'UTR克隆到pcDNA3/GFP载体的GFP下游。在细胞中共转染miR-31 ASO和LATS2 3'UTR，同时转染RFP质粒作为内参。转染48 h后，用RIPA裂解细胞提取蛋白，荧光分光光度计检测细胞GFP荧光强度。

1.3 统计学处理

用SPSS 18.0软件进行统计分析，比较两组数据间的差异采用双侧样本的Student's t检验，比较相关性采用Pearson相关系数分析。P＜0.05被认为是差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 平板克隆形成实验分析miR-31对细胞生长的影响

将miR-31 ASO以及对照转染A431和SLC-1细胞，利用平板克隆形成实验检测细胞生长的情况。转染miR-31 ASO的A431细胞克隆数较对照组减少约50%，且差异具有统计学意义（P＜0.05）；在SLC-1细胞中也得到了类似的结果。

2.2 体外成瘤实验分析miR-31对肿瘤生长的影响

将转染miR-31 ASO以及对照的细胞经皮下注射入裸鼠体内，利用体内成瘤模型检测miR-31对肿瘤生长的影响。结果显示转染miR-31 ASO的鳞癌细胞成瘤能力降低，肿瘤体积明显小于对照组（图1），且差异具有统计学意义（P＜0.05）。

图1 体外成瘤实验检测miR-31对鳞癌生长的影响Figure 1 In vitrotumor formation assay indicates that miR-31 inhibition suppresses cSCC growth

2.3 Western blot印迹检测miR-31对LATS2蛋白水平的影响

研究证实miR-31可以靶定抑癌基因LATS2和PPP2R2A［9］。为了检测在皮肤鳞癌中miR-31是否也通过这两个基因发挥作用，首先通过Western印迹检测miR-31 ASO对LATS2和PPP2R2A表达水平的影响。实验显示鳞癌细胞转染miR-31 ASO后使LATS2的水平升高约1.5倍，差异具有统计学意义（图2，P＜0.05），而对PPP2R2A的表达水平无影响（P＞0.05）。

2.4 生物信息学预测miR-31的候选靶基因

利用生物信息学方法（TargetScan以及Pictar预测网站）对miR-31与候选靶基因的结合位点进行验证，图3显示miR-31与候选靶基因LATS2 3'UTR的结合位点互补。

图2 Western blot检测miR-31对候选靶基因蛋白表达的影响Figure 2 Western blot shows that miR-31 inhibition increases LATS2 protein levels

图3 生物信息学预测miR-31的靶基因Figure 3 Bioinformatics indicates that LATS2 3'UTR has binding sites with miR-31

2.5 GFP报告载体实验验证miR-31的靶基因

在A431和SLC-1细胞中共转染miR-31 ASO和野生型或者突变型的LATS2 3'UTR（突变位点如图3所示），通过GFP报告载体实验检测miR-31对LATS2 3'UTR荧光强度的影响。结果显示转染miR-31 ASO的细胞中LATS2 3'UTR的荧光强度较对照组增强50%（图4），且差异具有统计学意义（P＜0.05），且在两种鳞癌细胞中结果一致。然而miR-31 ASO对突变的3'UTR荧光强度无明显影响（P＞0.05，图4）。

2.6 Western blot检测siRNA对LATS2表达水平的影响

在A431和SLC-1细胞中转染LATS2 siRNA以及对照，转染48 h后利用Western blot检测细胞中LATS2蛋白水平。结果显示转染LATS2 siRNA的细胞中LATS2的水平较对照组降低约80%，且差异具有统计学意义（图5，P＜0.05）。

图4 GFP报告实验验证miR-31的靶基因Figure 4 GFP reporter assay shows that miR-31 inhibition increases the GFP intensity of LATS2 3'UTR

2.7 平板克隆形成实验分析LATS2对细胞生长的影响

在A431和SLC-1细胞中转染LATS2 siRNA以及对照，利用平板克隆形成实验检测细胞的生长情况，结果显示转染LATS2 siRNA的细胞克隆数分别升高约70%和1.3倍，且差异具有统计学意义（图6，P＜0.05）。

2.8 实时定量PCR分析miR-31的表达水平

利用实时定量PCR检测miR-31和靶基因在鳞癌以及癌旁正常组织中的表达水平。图7显示，与癌旁正常组织相比，鳞癌组织中miR-31的水平升高约2.5倍，差异具有统计学意义（P＜0.05），并且miR-31与LATS2的表达呈负相关（P＜0.05）。

2.9 免疫组织化学法检测LATS2在鳞癌组织中的表达

利用免疫组织化学检测LATS2在鳞癌组织和癌旁正常组织中的表达水平。图8显示，与正常组织相比，皮肤鳞癌组织中LATS2的表达水平明显降低。

图5 Western blot检测LATS2的表达以及平板克隆形成实验检测细胞生长Figure 5 Western blot shows that LATS2 expression is repressed by in⁃troduction of siRNA against LATS2

图6 平板克隆形成实验检测LATS2对细胞生长的影响Figure 6 Colony formation assay shows that knocking down of LATS2 in⁃creases the number of colonies

图7 实时定量PCR检测miR-31和LATS2在鳞癌组织和正常对照中的表达水平Figure 7 Real-time PCR shows that miR-31 is upregulated in cSCC tis⁃sues,and an inverse relationship exists between miR-31 and LATS2 ex⁃pression levels

图8 免疫组织化学检测LATS2在鳞癌组织和正常对照中的表达水平（SP×200）Figure 8 Immunohistochemistry shows that LATS2 is downregulated in cSCC tissues（SP×200）

3 讨论

本研究结果发现miR-31在鳞癌组织中高表达，抑制miR-31的表达后细胞克隆形成能力下降，肿瘤生长受抑制。已有研究发现miR-31可促进血管平滑肌细胞生长［10］。此外，在食管鳞癌和结肠癌中，miR-31也是高表达，并且与肿瘤的进展程度相关［11-12］，这些均提示miR-31发挥着癌基因的角色。

miRNA与靶基因3'UTR的不完全互补，是导致一个miRNA调控多个靶基因表达的原因之一［13］。研究证实在肺癌和血管平滑肌细胞中miR-31可以通过靶定PPP2R2A和LATS2参与细胞的生长。在本研究中，抑制miR-31的表达后，LATS2蛋白水平升高，而PPP2R2A的表达不受影响。这可能是PPP2R2A的3'UTR在不同的肿瘤细胞中有差异，导致miRNA的抑制作用消失。此外，通过GFP报告实验进一步验证LATS2是miR-31的直接靶基因，miR-31通过与其3'UTR直接结合而抑制其表达。

LATS2定位于13号染色体，可编码丝氨酸苏氨酸蛋白激酶。研究发现该酶属于Hippo肿瘤抑制信号途径的成员，可以通过磷酸化的形式使癌基因YAP失活，从而抑制恶性间皮瘤细胞的生长［14］。在胃癌中，癌基因miR-372可以通过抑制LATS2的表达从而抑制细胞的生长，促进细胞凋亡［15］。说明LATS2在抑制肿瘤细胞生长中起着重要的作用。本研究通过免疫组织化学及实时定量PCR发现LATS2在皮肤鳞癌组织中表达降低。敲除LATS2的表达后细胞的克隆形成能力增强，与抑制miR-31的作用相反，进一步证实LATS2是miR-31的靶基因。

总之，本研究在皮肤鳞癌中miR-31通过抑制LATS2的表达调控鳞癌的生长，发挥着癌基因的作用，可为皮肤鳞癌的分子治疗提供更多的依据和理论基础。

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