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miR-155调控乳腺癌迁移和上皮间质转化(EMT)的机制研究

申报人:吕欣思妤 申报日期:2025-03-24

基本情况

2025创新项目
miR-155调控乳腺癌迁移和上皮间质转化(EMT)的机制研究 学生申报
创新训练项目
医学
基础医学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
人类 miR-155 基因,由 BIC 基因编码,是一类具有多种功能的microRNA。研究发现miR-155在乳腺癌等癌症中上调表达。本课题已成功构建miR-155高表达和低表达瞬转乳腺癌 MDA-MB-231/MCF7细胞系;通过细胞划痕检测miR-155对细胞迁移能力的影响并用qPCR检测其上皮间质转化(EMT)标签的变化;通过转录组学分析Mimics的作用机制,并通过双荧光素酶实验验证靶基因。下一步计划通过Trawell检测miR-155对细胞侵袭能力的影响并通过WB验证EMT标签变化;通过转录组分析Mimics、Inhibitor的作用机制并结合TF-Knockdown转录组数据分析信号通路。利用慢病毒稳转构建miR-155高表达和低表达稳筛乳腺癌MDA-MB-231/MCF7细胞系。通过拯救实验来验证miR-155对乳腺癌EMT的调控机制。在动物水平上,利用稳筛细胞系构建小鼠肺转移模型分析miR-155在体内对乳腺癌转移的调控和分子机制。深入研究miR-155调控乳腺癌转移的分子机制,能够为乳腺癌的靶向干预提供新思路,在临床研究和转化医学中具有重要的研究价值和应用前景。
     负责人具有科学研究的精神,从事科学实验严谨负责,并且具有很强的自我钻研能力。参与指导教师的博士研究课题一年有余,目前作为负责人参加第十届全国大学生生命科学竞赛(科学探究类)。
      主持并结题扶持基金“MALAT1-miR-155调控乳腺癌的增殖迁移和肿瘤微环境的研究”,参与国基金面上项目“藻蓝蛋白活性肽筛选及其对生殖细胞RIP1/RIP3/MLKL信号通路的免疫调控研究”,目前博士在读,研究课题是miR-155在乳腺癌中生物学功能与分子机制研究。
     指导教师长期从事女性生殖系统肿瘤学研究,包括抗卵巢癌的药物作用机制和乳腺癌的发病机制研究,具有比较丰富的科研经验,并且该课题具有坚实的前期研究基础。指导教师在本项目的实验设计、实验材料的购置、实验开展、数据分析以及论文撰写等方面都会给予全力指导和支持。  
省级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
吕欣思妤 生命科学学院 生物信息学(本科) 2023 项目设计及组织实施、数据分析及论文撰写
袁梦馨 生命科学学院 生物技术(本科) 2022 肺转移模型构建
丰静远 生命科学学院 生物信息学(本科) 2023 蛋白印迹实验
马百惠 生命科学学院 生物信息学(本科) 2023 稳筛细胞系构建,蛋白印迹实验
杨新玉 生命科学学院 生物技术(本科) 2022 qPCR
王璐瑶 生命科学学院 生物信息学(本科) 2024 细胞实验和靶基因验证

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
朱峰 生命科学学院
陈祥娥 生命科学学院

立项依据

     乳腺癌是一种起源于乳腺上皮细胞的恶性肿瘤,其发病率位居女性恶性肿瘤首位,是一个备受关切的公共健康问题。由于其发病机制的复杂性和早期乳腺癌没有显著症状,不易及时发现并确诊,因此患者易失去最佳治疗时机;而中晚期乳腺癌常伴有肿瘤局部或远端转移症状,此时乳腺癌治愈难度已经大幅提升,手术切除和局部化疗均无法帮助患者根除肿瘤,这些因素造成了乳腺癌的高致死率。因此需要对其进行分子水平上的进一步精准研究致病机理,以便寻找可靠便于诊断的乳腺癌肿瘤易感基因,并确定后续的治疗方法及预后。
     miR-155是一种高度保守的微小RNA(micorRNA),广泛参与细胞增殖、分化、免疫调节及肿瘤发生等生物学过程。miR-155在乳腺癌中通过多靶点、多通路调控EMT、转移及耐药性,是极具潜力的治疗靶点。本研究构建miR-155高表达和低表达的瞬转和稳筛细胞系,体外实验通过形态学及迁移能力分析、以及qRT-PCR、Western blot检测EMT标志物和转录因子;体内实验则构建肺转移动物模型并通过免疫组化和免疫荧光法检测EMT标志物和转录因子。结合转录组、蛋白质组分析和拯救实验,预测并验证miR-155通过靶向CEBPB等关键靶点调控乳腺癌EMT,为乳腺癌的靶向干预策略提供新思路。深入研究miR-155对乳腺癌的进程影响,探索miR-155在乳腺癌中的具体分子机制,进而能够开发针对miR-155的精准治疗策略。精准预测并验证乳腺癌治疗的靶点,在临床研究和转化医学中具有重要的研究价值和应用前景。
1.构建miR-155高表达、低表达的瞬转和稳转细胞系
  通过转染将miR-155mimic(高表达)和inhibitor(低表达)导入乳腺癌细胞构建瞬转细胞系。使用慢病毒载体构建miR-155过表达或敲低乳腺癌细胞系,通过嘌呤霉素筛选获得稳转细胞株。

2.EMT及迁移能力评估
  显微镜下观察分析细胞形态学。通过细胞划痕实验、Transwell实验,评估miR-155高表达和低表达细胞的迁移能力。qRT-PCR、Western blot定量检测EMT标志物及转录因子的mRNA和蛋白表达水平。体内实验通过免疫荧光和免疫组化检测肿瘤的EMT标志物及转录因子的表达定位。

3.miR-155靶基因筛选与转录组学分析
  通过转录组学分析预测miR-155的靶基因,并使用双荧光素酶法验证miR-155对靶基因的作用。进一步使用CUT&Tag在全基因组水平筛选靶基因直接结合调控的DNA区域,锁定潜在靶基因(如CEBPB的下游调控基因通过qPCR、Western blot等方法验证关键蛋白下游通路基因表达变化。

4.功能回复与信号通路验证
  在miR-155高表达细胞中转染CEBPB过表达质粒,在miR-155低表达细胞中使用siRNA敲低CEBPB,观察EMT表型是否逆转并进行迁移侵袭能力分析。通过qPCR和Western blot实验检测TGF-β/Smad通路(Smad2/3磷酸化)、Wnt/β-catenin通路(β-catenin核转位)的活化状态进行靶信号通路验证。使用通路特异性抑制剂(如SB431542抑制TGF-β通路),观察miR-155 Inhibitor促转移效应是否被阻断。

5.体内外联动分析
  构建肺转移动物模型,将miR-155高/低表达稳筛细胞注射至裸鼠尾静脉,通过荧光标记细胞实时监测转移过程。后取肺组织观察转移灶数量。通过免疫组化和免疫荧光检测肺转移灶中EMT标志物及CEBPB表达水平。通过蛋白质组学对比转移灶与原发肿瘤的蛋白表达差异,验证关键调控通路。


    2022年,女性乳腺癌是全球癌症发病率的第二大原因,估计有230万新发病例,占所有癌症病例的11.6%。该疾病是全球癌症死亡率的第四大原因,导致66.6万人死亡(占所有癌症死亡的6.9%)。在女性中,乳腺癌是最常被诊断的癌症,并且是全球以及157个国家中发病率最高的癌症,在112个国家中是导致癌症死亡的主要原因[1]
    MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为18-22个核苷酸的非编码RNA分子,通过与靶mRNA3'非翻译区(3'UTR)结合,抑制其翻译或促进其降解,从而在基因表达调控中发挥重要作用[2]。据报道,miR-155与乳腺癌进展密切相关,并且还与淋巴恶性肿瘤、胰腺、肾脏和肺的一系列实体瘤的生成发展和不良预后有关[3]
    上皮间质转化(EMT)是上皮细胞向间充质细胞的转化过程,是癌症进展和转移的关键过程,在癌症中EMT可以降低细胞的粘附性,并增强侵袭性和转移性,因此对于癌症研究有重要作用[4]。然而,微小RNA(miRNA)在调节EMT表型中发挥着关键作用[5]。比较经典的实验是miRNA-34 通过与 Snail1 自身以及关键 Snail1 调节分子(包括 β - 连环蛋白、LEF1 Axin2)高度保守的 3' 非翻译区结合来抑制 Snail1 活性,进而抑制肿瘤EMT和组织侵袭[6],还有miRNA-200 通过靶向ZEB1抑制EMT[7]。在乳腺癌中miRNAEMT也有精密的调控作用,理解其潜在机制为乳腺癌治疗至关重要[8]miRNA-26-5p结合MYCBP3′-UTR,促进E-钙粘蛋白水平的升高,并降低N-钙粘蛋白水平,以抑制三阴乳腺肿瘤细胞的EMT[9]
    关于miR-155在癌症中调控EMT的机制有较多的研究,但是miR-155在多种癌症中的作用具有双重性,既可以作为癌基因促进肿瘤进展,也可以作为抑癌基因抑制肿瘤发展。在宫颈癌Caski细胞中,miR-155的过表达可以增加TP53的表达,同时降低SMAD2CCND1的表达水平。这些数据表明,miR-155EGF诱导的EMT过程中发挥负向调控作用[10]。也有近期研究显示,miR-155抑制剂转染乳腺癌细胞可以减弱细胞的增殖能力并抑制EMT进程[4]。鉴于miR-155在癌症EMT中的双重性,有必要深入探讨其在不同的癌细胞中的作用机制。
    据现有的报道,miR-155对不同的来源的乳腺癌EMT调控作用也不尽相同。有一些报道显示miR-155可以促进乳腺癌EMT。用TGF-β处理正常的小鼠乳腺(normal murine mammary gland,NMuMG)上皮细胞,发现TGF-β通过Smad4诱导miR-155的表达和启动子活性。并且miR-155可能通过靶向RhoA,在TGF-β诱导的EMT和细胞迁移及侵袭中发挥关键作用[11]。进一步研究发现miR-155可以抑制CCAAT增强子结合蛋白β(C/EBPβ)的表达,而C/EBPβ的耗竭增强了NMuMG 细胞由于TGF-β引起的EMT反应,并有助于逃避TGF-β的增殖抑制反应。此外,C/EBPβ的缺失增强了小鼠乳腺肿瘤4T1细胞在皮下注射后向肺部的侵袭和转移扩散[12]。在MCF7乳腺癌干细胞(CSCs)和化疗抵抗细胞中,发现miR-155的表达上调,并且这些CSCs和耐药细胞通过外泌体将miR-155传递给受体敏感细胞中,部分地将耐药性和迁移能力传导给敏感的乳腺癌MCF7MDA-MB-231细胞[13]miRNA-155抑制剂可以降低MCF7乳腺癌细胞间充质标记物(纤维连接蛋白和α - 平滑肌肌动蛋白)的表达,miRNA-155可以靶向抑制转化生长因子β受体Ⅱ(TGFBR2)的表达水平,进而促进细胞增殖和上皮-间充质转化[4]。也有一些报道显示miR-155可以抑制乳腺癌EMTmiR-155直接抑制转录因子TCF4的表达,而TCF4EMT的重要调节因子,进一步抑制了4T1细胞的肺转移[14]Pax-5(paired box gene 5)在乳腺癌中被认为是抑癌因子,而IKKε(IKBKE)是一种在30%的乳腺癌中异常表达的相关致癌基因。有报道证明Pax-5通过调控miRNA-155及其下游靶点IKKε来抑制NF-κB信号,进一步抑制乳腺癌的侵袭[15]。有学者于2003-2012年在首尔大学盆塘医院分析190例三阴乳腺癌患者的临床病历,发现miR-155的表达水平与包括SMA、骨连接蛋白和CD146在内的多个EMT标志物的表达呈负相关,并且miR-155高表达与较好的无远处转移生存率(DMFS)相关[16]
    与正常组织相比,乳腺癌组织中miR-155表达显著升高,与乳腺癌的发生和转移呈正相关,且参与多种生物学过程的调控。miR-155表达水平的高低也与乳腺癌肿瘤大小、转移性具有相关性[4],并且与miR-155高表达者相比,低表达者总生存率较高且术后复发患者miR-155表达水平较高,miR-155高表达可能预示乳腺癌患者预后较差[17]。鉴于miR-155在肿瘤的增殖、转移和肿瘤微环境中的多重调控作用,miR-155可以为乳腺癌诊断和治疗提供有潜力的有效策略。
    综上所述,不同的乳腺癌细胞经过不同的处理,或者根据不同的临床数据分析,得到miR-155对乳腺癌的EMT的影响和作用机制也不甚相同。因此为了综合分析和归纳miR-155对人类乳腺癌细胞EMT的调控作用和影响机制,本课题将围绕miR-155在乳腺癌中的作用机制以及与EMT的关系进行研究。本文利用转染技术,将miR-155模拟物、抑制剂和对照转染到人类乳腺癌MCF7MDA-MB-231细胞,并利用慢病毒构建过表达和低表达乳腺癌MCF7MDA-MB-231稳筛细胞系,从而改变miR-155的表达水平,以研究不同miR-155表达情况下乳腺癌细胞的迁移特性和EMT特征并挖掘其影响机制。进一步探讨miR-155调控乳腺癌EMT的分子机制可以为乳腺癌治疗靶点提供思路,为miR-155相关信号通路的药物靶点开发提供新的方向。

                                                                                                                     参考文献
[1] BRAY F, LAVERSANNE M, SUNG H, et al. Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries [J]. CA: a cancer journal for clinicians, 2024, 74(3): 229-63.
[2] BARTEL D P. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function [J]. Cell, 2004, 116(2): 281-97.
[3] BROWN C Y, DAYAN S, WONG S W, et al. FOXP3 and miR-155 cooperate to control the invasive potential of human breast cancer cells by down regulating ZEB2 independently of ZEB1 [J]. Oncotarget, 2018, 9(45): 27708-27.
[4] LIU X, LI Y, LI Z, et al. miR-155 promotes proliferation and epithelial-mesenchymal transition of MCF-7 cells [J]. Experimental and therapeutic medicine, 2021, 21(3): 218.
[5] PAN G, LIU Y, SHANG L, et al. EMT-associated microRNAs and their roles in cancer stemness and drug resistance [J]. Cancer communications (London, England), 2021, 41(3): 199-217.
[6] KIM N H, KIM H S, LI X Y, et al. A p53/miRNA-34 axis regulates Snail1-dependent cancer cell epithelial-mesenchymal transition [J]. The Journal of cell biology, 2011, 195(3): 417-33.
[7] GARINET S, DIDELOT A, DENIZE T, et al. Clinical assessment of the miR-34, miR-200, ZEB1 and SNAIL EMT regulation hub underlines the differential prognostic value of EMT miRs to drive mesenchymal transition and prognosis in resected NSCLC [J]. British journal of cancer, 2021, 125(11): 1544-51.
[8] MININI M, SENNI A, HE X, et al. miR-125a-5p impairs the metastatic potential in breast cancer via IP(6)K1 targeting [J]. Cancer letters, 2021, 520(48-56.
[9] MA S, WEI H, WANG C, et al. MiR-26b-5p inhibits cell proliferation and EMT by targeting MYCBP in triple-negative breast cancer [J]. Cellular & molecular biology letters, 2021, 26(1): 52.
[10] LEI C, WANG Y, HUANG Y, et al. Up-regulated miR155 reverses the epithelial-mesenchymal transition induced by EGF and increases chemo-sensitivity to cisplatin in human Caski cervical cancer cells [J]. PloS one, 2012, 7(12): e52310.
[11] KONG W, YANG H, HE L, et al. MicroRNA-155 is regulated by the transforming growth factor beta/Smad pathway and contributes to epithelial cell plasticity by targeting RhoA [J]. Molecular and cellular biology, 2008, 28(22): 6773-84.
[12] JOHANSSON J, BERG T, KURZEJAMSKA E, et al. MiR-155-mediated loss of C/EBPβ shifts the TGF-β response from growth inhibition to epithelial-mesenchymal transition, invasion and metastasis in breast cancer [J]. Oncogene, 2013, 32(50): 5614-24.
[13] SANTOS J C, LIMA N D S, SARIAN L O, et al. Exosome-mediated breast cancer chemoresistance via miR-155 transfer [J]. Scientific reports, 2018, 8(1): 829.
[14] XIANG X, ZHUANG X, JU S, et al. miR-155 promotes macroscopic tumor formation yet inhibits tumor dissemination from mammary fat pads to the lung by preventing EMT [J]. Oncogene, 2011, 30(31): 3440-53.
[15] HARQUAIL J, LEBLANC N, LANDRY C, et al. Pax-5 Inhibits NF-κB Activity in Breast Cancer Cells Through IKKε and miRNA-155 Effectors [J]. Journal of mammary gland biology and neoplasia, 2018, 23(3): 177-87.
[16] JANG M H, KIM H J, GWAK J M, et al. Prognostic value of microRNA-9 and microRNA-155 expression in triple-negative breast cancer [J]. Human pathology, 2017, 68(69-78.
[17] 段卫明 姚, 陶敏,等. 三阴性乳腺癌患者miR-155表达水平及其对预后的预测价值研究 [J]. 中国全科医学, 2017, 22
1. 多组学联用(CUT&Tag+转录组+蛋白质组)精准解析miR-155/CEBPB调控网络。
2. 结合体内外模型系统验证miR-155的调控转移功能及分子机制。
3. 提出miR-155/CEBPB/Smad轴作为三阴性乳腺癌治疗的潜在靶标。
1.技术路线
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 1.1 miR-155调控乳腺癌侵袭和迁移表型

(1)miR-155高表达和低表达瞬转细胞系
   ① 瞬转细胞系构建:脂质体转染法将miRNA mimicsinhibitor导入细胞内,构建瞬转细胞系,实现短期的miR-155高表达和低表达。
   ② 细胞划痕实验
    取对数生长期细胞接种于6孔板,24小时后在培养板上制造划痕,并更换无血清培养基,定时监测细胞向划痕区域迁移的速度和覆盖面积,量化细胞的迁移能力,检测miR-155对细胞迁移能力的影响。
     一定时间后,进行固定和染色,清洗上室中未穿越的细胞,显微镜下拍摄计数迁移/侵袭细胞数、计算细胞穿透率(实验组/对照组)。
 1.2 EMT标记检测
(1)瞬转和稳转细胞的EMT标签检测
1.3 转录组比较分析瞬转和稳转乳腺癌细胞系
   ⑧ 生物信息分析: 收到 clean data 后,使用 Bowtie2 软件将数据比对到基因组上,用 Samtools sam 文件转换成二进制的 bam 文件,用 deeptools bam 文件转换成 bw 文件。
   通过CUT& TAG实验比较对照组和miR-155高表达/低表达组中CEBPB在全基因组中结合位点数量及关键EMT基因结合位点信号的强弱,探究下游关键基因的调控通路。
(2)通过qPCR对关键基因调控通路进行验证
2.拟解决问题
(1) 验证miR-155通过诱导EMT影响乳腺癌细胞迁移和转移能力
(2)通过CEBPB过表达和敲低实验,验证其对miR-155转移功能的调控是否可逆
(3)通过肺转移动物模型,评估miR-155对转移灶形成及肿瘤微环境重塑的作用。

3.预期成果
(1)提出并解析miR-155调控乳腺癌EMT的分子机制
(2)发表论文1-2篇;
(3)获省级以上学科竞赛奖项1-2项。
1.准备阶段
2025年6月,查阅相关资料,对相关研究进行文献检索分析,在此基础上建立本项目实验方案。

2.实施阶段
2025年7月-2025年8月,建立慢病毒载体构建miR-155稳定过表达或敲低乳腺癌稳筛细胞系;
2025年9月-2025年11月,揭示miR-155高表达和低表达对细胞的迁移能力的影响。
2025年12月-2026年2月,qRT-PCR、Western blot定量检测EMT标志物及转录因子的mRNA和蛋白表达水平。
2026年3月-2026年6月,制备裸鼠乳腺癌肺转移模型模型;评估miR-155对乳腺癌转移的调控并通过免疫组化等方法分析分子机制。
2026年7月-2026年12月,结合多组学分析和靶基因的拯救实验,揭示miR-155对乳腺癌EMT和转移的调控及分子机制。

3.总结阶段
2027年1-6月,分析数据撰写论文,提交结题报告和各项资料,申请结题。
1 典型乳腺癌细胞中miRNA-155与EMT标签的热图分析
     按照EMT标记基因的表达量按照细胞的迁移能力从高到低以此分析了乳腺癌细胞BT549、MDA-MB-231、HS578T、MDA-MB-453、MCF7、T47D。发现上皮标签基因CDH1、CRB3和miRNA-24a、miRNA-200等表达量以此从低向高变化,而间质标记CDH2、ZEB、SNAIL、MMP2、VIM等表达量从高向低变化,同时干细胞标记CD44表达量也是从高到低。与此同时,miRNA-155显示出和乳腺癌细胞的间质性正相关(图1)。
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图1 基于CCLE数据库乳腺癌细胞中miRNA-155与EMT标签的热图分析

2 MDA-MB-231/MCF7癌细胞的瞬转miR-155-5p的构建和检测
     为了验证miR-155-5p的转染效率,首先使用流式细胞仪检测FAM标记的miR-155转染两种乳腺癌细胞的效率。如下图(图2)所示,FAM标记的miR-155转染两种乳腺癌细胞MDA-MB-231/MCF7之后,都出现了明显的检测峰偏移,说明miR-155的转染方法可行性较高
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图2 流式细胞术检测miRNA的转染效率

     使用荧光定量q-Real-time PCR检测两种乳腺癌细胞MDA-MB-231/MCF7转染has-miR-155-5p之后has-miR-155-5p的表达水平。如下图(图3)所示,在MDA-MB-231乳腺癌细胞中,has-miR-155-5p Mimics的表达量极其显著上调了近50万倍(P<0.001),has-miR-155-5p-Inhibitor的表达量显著下调了60-70% (P<0.01)。同时,在MCF7乳腺癌细胞中(图4),has-miR-155-5p Mimics的表达量极其显著上调了近80万倍(P<0.001),has-miR-155-5p-Inhibitor的表达量显著下调了70% 左右 (P<0.01)。
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图3 实时定量分析has-miR-155-5p-Mimics、 Inhibitor的MDA-MB-231癌细胞系的构建。**P<0.01,*** P<0.001 vs NC,NC:Negative control。
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图4 qPCR实验实时定量分析has-miR-155-5p-Mimics、 Inhibitor的MCF7癌细胞系的构建。**P<0.01,*** P<0.001 vs NC,NC:Negative control。

3 miR-155抑制乳腺癌MDA-MB-231/MCF7细胞的迁移
     通过细胞划痕实验检测了has-miR-155-5p过表达和抑制处理不同时间后MDA-MB-231的迁移能力。细胞划痕实验显示,与对照组相比,has-miR-155-5p Mimics处理后,细胞迁移能力明显减弱(图5)。结果显示,has-miR-155-5p inhibitor处理后,对细胞迁移能力的促进作用显著,并随着时间的延长效果更为显著(图5,右图)。
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图5划痕实验并定量分析has-miR-155-5p-Mimics、 Inhibitor处理不同时间后MDA-MB-231细胞的迁移能力(×10,10倍物镜下)。*P<0.05,**P<0.01,*** P<0.001 vs NC,NC:Negative control。

     细胞划痕实验检测has-miR-155-5p Mimics、 Inhibitor处理不同时间后MCF7细胞的迁移能力。划痕实验显示,与对照组相比,miR-155-5p Inhibitor处理后,细胞迁移能力增强(图6),并且在48小时更为显著,而Mimics处理后对细胞迁移能力影响不显著(图6,右图)。与MDA-MB-231细胞相比, miR-155-5p Mimics、 Inhibitor处理对MCF7细胞的迁移能力影响较小。
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图6划痕实验和定量分析has-miR-155-5p-Mimics、 Inhibitor处理不同时间后MCF7细胞的迁移能力(×4,4倍物镜下)。*P<0.05 vs NC,NC:Negative control。

4 miR-155-5p Mimics转染乳腺癌MDA-MB-231细胞的转录组学分析
     乳腺癌MDA-MB-231细胞转录组测序分析显示差异基因总共314个差异表达mRNA (log2绝对倍数变化>0.5; Q值<0.05), 其中103个mRNA表达上调,211个mRNA表达下调。基因聚类热图分析显示,miR-155-5p-Mimics处理的MDA-MB-231细胞相较于阴性对照细胞之间存在显著的基因表达差异(图7)。KEGG_Pathway分析显示Mimics主要影响了MDA-MB-231细胞的细胞因子和受体相互作用等免疫反应,TNF-α、JAK-STAT、TGF-beta等信号通路(图8)。
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图 7转录组测序分析has-miR-155-5p Mimics作用MDA-MB-231细胞差异表达基因的聚类热图。
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图 8 KEGG_Pathway分析has-miR-155-5p Mimics作用MDA-MB-231细胞的影响。

5 miR-155-5p Mimics转染乳腺癌MCF7细胞的转录组学分析
     乳腺癌MCF7细胞转录组测序分析显示差异基因总共4708个差异表达mRNA (绝对倍数变化>2; Q值<0.05), 其中3512个mRNA表达上调,1196个mRNA表达下调。基因热图分析显示,miR-155-5p-Mimics处理的MCF7细胞相较于阴性对照细胞之间存在显著的基因表达差异(图9)。GO(Gene Ontology)生物学功能基因富集分析显示,Mimics主要影响了MCF7细胞的蛋白质结合、RNA结合和RNA聚合酶II近端启动子序列等(图10)。
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图 9转录组测序分析has-miR-155-5p Mimics作用MCF7细胞差异表达基因的聚类热图。
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图 10 转录组测序分析has-miR-155-5p Mimics作用MCF7细胞的生物学功能富集。

6 qPCR 检测miR-155调控乳腺癌MDA-MB-231细胞的EMT相关标记基因
      EMT在促进肿瘤细胞浸润过程中以上EMT的标签蛋白和转录因子扮演了重要的角色。因此,我们首先应用qPCR实验实时定量分析了has-miR-155-5p瞬转乳腺癌细胞后EMT的标签蛋白的表达情况。如下图(图11)所示,has-miR-155-5p Mimics显著抑制了MDA-MB-231乳腺癌细胞的SNAIL、SLUG和VIM基因的mRNA的表达水平(P<0.05),与此同时Inhibitor处理组的MDA-MB-231乳腺癌细胞CDH2的mRNA的表达水平被显著的上调,预示着has-miR-155-5p Mimics可能通过抑制EMT转录因子抑制了细胞的迁移,Inhibitor通过促进CDH2蛋白的表达促进了细胞的迁移和EMT。后续将会通过WB实验继续验证蛋白水平上的表达。
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图11 qPCR实验实时定量分析has-miR-155-5p-Mimics、 Inhibitor瞬转处理MDA-MB-231乳腺癌细胞系后EMT标签基因的表达变化。*P<0.05 vs NC,NC:Negative control。

7 miR-155-5p 靶基因预测分析
      为了找到miR-155-5p Mimics影响乳腺癌细胞的关键基因,把miR-155-5p Mimics影响乳腺癌MDA-MB-231和MCF7细胞的下调基因分别和Targetscan、miRDB、DIANA三大数据库相交取交集,从图12维恩图可知MDA-MB-231和MCF7细胞和三大数据库的共有下调基因分别有28和14个,我们把这28和14个基因再取交集而得到7个共同的下调基因(图12,C)。这个7基因的综合得分最高的是CEBPB。
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图 12 MDA-MB-231和MCF7细胞下调基因的韦恩图

      通过双荧光素酶实验可以得知,miR-155-5p Mimics在H293T细胞中可以靶向CEBPB(图13)。因此我们推测在人类乳腺癌细胞中,miR-155-5p Mimics通过下调CEBPB而抑制进了乳腺癌MCF7细胞的迁移和EMT。
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图13 在H293T细胞中miR-155-5p靶向CEBPB的双荧光素酶实验。
     本项目作为指导老师博士研究课题的一部分,依托日照校区生物医药科研平台、青岛医学院联合开展。平台建有本项目所需细胞培养室、SPF级动物实验室,并配有扫描电子显微镜、共聚焦激光扫描显微镜、超高频高分辨率小动物超声成像系统、流式细胞仪、实时荧光定量PCR仪等高端仪器设备,能够完全保障本项目的顺利实施。平台不具备的实验条件比如cut tag等组学检验分析可以借助青岛医学院科研平台开展。项目组学生长期跟随指导教师开展动物模型和细胞模型建立,能熟练开展本项目相关实验操作。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 20000.00 本项目的实施 14000.00 6000.00
1. 业务费 10000.00 测序、差旅及出版费 6000.00 4000.00
(1)计算、分析、测试费 5000.00 转录组测序 4000.00 1000.00
(2)能源动力费 2000.00 参加学术会议 2000.00 0.00
(3)会议、差旅费 1000.00 竞赛差旅 0.00 1000.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 2000.00 出版费 0.00 2000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 10000.00 购买试剂、动物及耗材 8000.00 2000.00
结束