腫瘍学レポート

はじめに

肺癌は、世界的に最も高い罹患率と死亡率を有する悪性腫瘍であり、その発生率は増加している。 この疾患の約80%が非小細胞肺癌(NSCLC)に起因する可能性がある(1)。 早期診断技術の限界および早期の特定の臨床症状の欠如のために、患者の70-80%が進行段階で診断される(2)。 したがって、asafeの同定およびNSCLCに対する効果的な薬物治療が重要である。

最近の知見は、NSCLCの発生率、発生および移動が遺伝的要因だけでなく、小分子非コードRNA(ncRNA)を含むエピジェネティックな変化も重要であることを示し 内在性のクラスであるマイクロRNA(miRNA)広く存在する核生物である〜2 1〜2 5塩基の長さの小さなncRNAは、特定の標的遺伝子のmRNAを同定することができる(4)。 MiRNA遺伝子の50%以上がNSCLC関連の脆弱部位またはゲノム領域にマッピングされており、miRNA発現がNSCLCと密接に関連している可能性があることが示唆されています。 報告されているように、多数のmirna inNSCLCの発現は障害を示し、mirnaの不均衡は、非小細胞肺癌のNSCLC細胞周期、抗アポトーシス効果、増強された細胞浸潤および転移の促進を促進する(5)。

PI3K/Aktシグナル伝達経路は、成長因子を介した細胞生存において重要な役割を果たす。 PI3K/Akt/mTOR経路の障害がNSCLCの形成に重要な役割を果たしている可能性があることが示されている(6)。 また、多数のトランスメンブレン受容体とリガンドの組み合わせによって生成される細胞増殖シグナルは、PI3K/Akt/mTORのシグナル伝達を活性化することが報告されており、これはnsclcの増殖と生存状態と密接に関連している(7)。 これらの受容体には、c−met、上皮成長因子受容体(EGFR)、c−kitおよびインスリン様成長因子受容体(IGF−IR)が含まれる。

クルクミンは、ウコンウコン属植物、ウコンおよびクルクマの乾燥根茎から抽出された天然の有効成分であり、広範な薬理学的効果、低毒性、および良好な耐性を有し、その経済的価値により、探査のホットスポットとなっている(8)。 クルクミンに焦点を当てた研究では、抗炎症、抗酸化、脂質、抗ウイルス、抗感染症、抗がん剤、抗凝固剤、抗肝線維症およびアテローム性動脈硬化症、低毒性および副作用の少ない(9-13)などの広範囲の薬理学的活性が同定されている。しかし、クルクミンのNSCLCへの影響とunderlyingmolecularメカニズムは不明のままです。 本研究では、ヒトNSCLCの細胞増殖とアポトーシスに対するクルクミンの抗癌効果をweexaminedとこの効果とmiRNA-192-5p変調PI3K/Aktsignaling経路との間の可能な関係を同定した。<6 3 1 6><5 2 2>材料および方法<7 5 4 4><8 6 5 5>化学物質<1 0 7 9><2 2 5 0>ダルベッコの改変イーグル培地(DMEM)およびフェタルカルフ血清(FBS)は、Gibco(Carlsbad,C A,USA)および(South America)から購入した。 臭化3−(4,5−Dimethyl−thylthiazol−2−yl)−2,5diphenyltetrazolium bromide(MTT)をSangon Biotech(Shanghip,China)から購入した。 アポトーシス検出キットをB D Biosciences(San Jose,C A,USA)から購入した。 Caspase−3活性アッセイキットは、Promega(Madison,WI,USA)から購入した。<6 3 1 6><8 6 5 5>細胞培養<1 0 7 9><2 2 5 0>ヒト正常ncl−H4 6 0およびbeas−2E肺上皮細胞、およびヒトa5 4 9肺癌細胞を、第2軍医大学のCellresource Centerから入手した。 これらの細胞を、10%FBS(両方のfromGibco)、100U/mlのペニシリンおよび100μ g/mlのストレプトマイシンを37℃で補充したDMEMおよび5%CO2の加湿インキュベーターで培養した。 A549細胞に対するクルクミンの濃縮(5,10,20および40μ m)および期間(12および24時間)を調べた。 クルクミンの化学構造を図1に示す。1.

細胞生存率分析

細胞を96ウェルプレートに5×103/ウェルの密度で播種した。 簡単に説明すると、細胞生存率は、MTTアッセイ(Sangon Biotech)によって測定された。 十マイクロリットルMTT(5mg/l)を各ウェルに加え、4時間37℃で5%CO2とahumidifiedインキュベーターでインキュベートしました。 ジメチルスルホキシド(150; Invitrogen Life Technologies,Carlsbad,C A,USA)を各ウェルに添加し、室温で2 0分間撹拌した。 吸光度はamicroplateの読者を使用して450nMで測定されました。

アネキシンV-fitc/ヨウ化プロピジウム(PI)アポトーシス解析

細胞は1×106/ウェルの密度で6ウェルプレートに播種した。 培養細胞を氷冷PBSで洗浄した後、Annexin V−FITCで染色し、Apoptosis Detection kit iを製造業者の指示(B D Biosciences)に従って使用した。 アポトーシスを、Cellquest Pro(IVD)ソフトウェア(両方ともBdbiosciencesから)を使用して、フローサイトメトリーを介して分析した。

カスパーゼ-3活性化分析

細胞を5×103/ウェルの密度で96ウェルプレートに播種した。 Caspase−3活性を、製造業者の指示書(Promega)に従ってcaspase−3活性アッセイキットを用いて測定した。 10μ l基質Asp-Glu-Val-Asp(DEVD)-p-ニトロアニリン(pNA)と百マイクロリットル反応緩衝液を10μ l proteincellライセート/ウェルに添加し、37℃で6時間インキュベートした。Caspase-3活性は405nmの吸光度で分析した。<6 3 1 6><8 6 5 5>細胞トランスフェクション<1 0 7 9><2 2 5 0>miR−1 9 2−5p、抗miR−1 9 2−5pおよび陰性対照ミミック(miR−NC)は全てSangon Biotechから購入した。 細胞は6ウェルプレートに播種し、50-60%のconfluence priortoトランスフェクションに成長した。 製造業者の指示書(Invitrogen Life Technologies)に従って、模倣物をLipofectamine2 0 0 0で細胞にトランスフェクトした。 遺伝子またはタンパク質は24hafterトランスフェクションを単離し、それぞれ逆転写定量ポリメラーゼ連鎖反応(RT-qPCR)またはウェスタンブロット分析に使用した。

RT-qPCR

細胞を5×103/ウェルの密度で96ウェルプレートに播種した。 Trizol試薬(Invitrogen Life Technologies)を使用して細胞から全RNAを抽出した。濃度RNAは、Nanodrop(登録商標)ND−1 0 0 0分光光度計(Thermo Fisher Scientific,Inc.、ウィルミントン、DE、米国)。 MiRNAの定量は、taqman miRNA assay kit(Applied Biosystems,Foster City,C A,USA)によって実施した。 全RNAを第一鎖cDNA合成に供し、Primescript R t試薬キット(両方ともTakara,Shiga,Japan製)を用いて分析した。 QPCRは、ABI7 5 0 0H Tシステム上でSYBR−Green PCR Master Mix(Takara)を用いて行った。 で使用されているプライマーを表Iに示す。

表I

そこで使用されるPCRプライマー。

ウェスタンブロット分析

細胞を96ウェルプレートに5×103/ウェルの密度で播種した。 培養細胞を氷冷PBSで2回洗浄し、氷冷溶解緩衝液で氷上で3 0分間インキュベートした。 細胞液を回収し、4℃で1 2,0 0 0×gで1 0分間遠心分離した。 可溶性タンパク質濃度は、BC A protein assay kit(Sigma,St. 総タンパク質(10μ g)は、12%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)-ポリアクリルアミドゲル上で実行され、ポリビニリデン二フッ化物(PVDF)膜に転送されました。 膜を、5%の非脂肪乳を含有するTris緩衝生理食塩水(TBS)で遮断し、非特異的結合部位を遮断した。 膜を、抗PI3K(1:1,5 0 0)および抗Akt(1:1 0 0 0)(両方ともSanta Cruzbiotechnology,Incからのもの)と共にインキュベートした。 Santa Cruz,C A,USA)および抗β−アクチン(1:5 0 0;Sangon Biotech)を4℃で一晩加熱した。 1%Tween−2 0/PBSで洗浄した後、膜を第2抗体(Tiangen,Beiking,China)と室温で2時間インキュベートした。タンパク質は、増強された化学発光(Vilber,Marne L A Vallee,France)を使用して検出した。

統計解析

統計解析は、SPSS19.0ソフトウェアを使用して実行しました。 結果を平均±SDとして提示した。 結果は、Studentのt検定または一方向分散分析(A NOVA)を使用して分析された。 P<0.05は統計的に有意であると考えられた。

結果

クルクミンはA549Cellsの生存率を阻害します

A549細胞に対するクルクミンの濃度(5、10、20および40μ m)および時間(12、24または36h)は、MTTアッセイを用い 図1.1.1.図2は、1 0、2 0および4 0μ Mのクルクミンを用いた1 2、2 4または4 8時間のA5 4 9細胞の処理が、アドースおよび時間依存的に細胞生存率を阻害したことを示す。 MTTアッセイは、2 4時間または3 6時間のクルクミン(2 0および4 0μ M)処理が、対照群と比較して、有意でない細胞生存率を生じたことを示した(図1 0A)。 2).

クルクミンはA549Cellsのアポトーシスを誘導する

治療前に、クルクミン処理(10、20または40μ m)A549細胞のアポトーシス速度も測定した。 20または40μ mクルクミンfor24hでの処理後、アポトーシス速度は対照群と比較して用量依存性マナーで著しく増加した(図。 3).

クルクミンがa549細胞のカスパーゼ-3活性を誘導する

クルクミンがA549細胞のカスパーゼ-3活性を誘導するかどうかを決定するために、acaspase-3activity assay kitを用いてカスパーゼ-3活性を測定した。 カスパーゼ-3活性はまた、対照群と比較して、クルクミン(20または40μ m)処理後24時間の用量依存的に有意に増加した(図。 4). これらの結果は、クルクミンがA549細胞にアポトーシスを誘導したことを示した。

miR-192-5pは、細胞生存率を阻害し、A549細胞のアポトーシスを誘導する

ヒト正常肺上皮および肺癌細胞におけるmir-192-5pの発現および意義を調べるために、MIR-192-5pの相対発現をRT-qPCRを用いて検出した。図1.1.1. 図5Aは、NCL−H4 6 0細胞のmiR−1 9 2−5前駆発現が比較的低く、OFA5 4 9細胞がより高く、BEAS−2E細胞が最も高く発現されていることを示す。

miR-192-5pがa549細胞の細胞生存性およびアポトーシスに影響を及ぼすかどうかを分析するために、miR-192-5pmimicsをa549細胞にトランスフェクトした。 MiR−1 9 2−5pmimicsをトランスフェクトした細胞は、対照ORMIR−NC群と比較して、4 8時間トランスフェクション後のmiR−1 9 2−5p発現の有意な1 2 0倍の増加を示した(図2B)。miR−1 9 2−5pmimics 5B)。MiR−1 9 2−5pの過剰発現は、対照群またはmiR−NC群と比較して、A5 4 9細胞の生存率を低下させた(図1 0A)。 5C)。 しかし、miR−1 9 2−5pの過剰発現は、対照群またはmiR−NC群と比較して、A5 4 9細胞のアポトーシス速度を誘導した(図1 0A)。5D)。

miR-192-5pの阻害は、細胞生存性を抑制し、A549細胞のアポトーシスを誘導する

抗miR-192-5pがA549細胞の細胞生存性とアポトーシスに影響を与えたかどうかを決定するために、我々はa549細胞に抗miR-192-5p模倣物をトランスフェクトした。 Mir-192-5pの発現レベルは、48時間トランスフェクション後のRT-qPCRを用いて検出された。抗miR−1 9 2−5p模倣物は、A5 4 9細胞のmiR−1 9 2−5prelative発現を効果的に抑制した(図3)。6A)。 MiR-192-5pのダウンレギュレーションは、対照群またはmiR-NC群と比較して、それぞれ、細胞生存率を促進し、A549細胞のアポトーシス速度を阻害した(図10A)。miR-192-5pおよびC)。

クルクミンがa549細胞のmiR-192-5p遺伝子発現を阻害する

クルクミンがA549細胞のmiR-192-5p遺伝子発現に影響を与えたかどうかを決定するために、mir-192-5pwの発現レベルは、クルクミンで24時間処理した後、RT-qPCRを用いて検出された。 図7は、miR-192-5pの発現レベルがクルクミン(20または40μ m)によって著しく増強されたことを示している。

miR-192-5pは、細胞生存率に対するクルクミンの効果を阻害し、A549細胞のアポトーシスを誘導する

miR-192-5pの過剰発現が、細胞生存率およびA549細胞のアポトーシス速度に対するクルクミンの効果にどのように影響を与えたかを調べるために、miR-192-5pをa549細胞にトランスフェクトした。 図1.1.1. 図8は、クルクミンが細胞生存率を抑制し、クルクミン(20μ m)for24hでの処理後のA549細胞のアポトーシス率をそれぞれ対照群と比較して増加させたことを示す。 細胞生存率およびa549細胞のアポトーシス速度に対するクルクミン(20μ m)の効果は、クルクミン処理群と比較して、それぞれmiR-192-5pmimicsによって著しく減少し、増 8A)。

miR-192-5pの阻害は、細胞生存率に対するクルクミンの効果を抑制し、A549細胞のアポトーシスを誘導する

miR-192-5pのダウンレギュレーションが、細胞生存率およびA549細胞のアポトーシス速度に対するクルクミンの効果にどのように影響を与えたかを調べるために、抗miR-192-5pミミックをA549細胞にトランスフェクトした。 図1.1.1. 図9は、クルクミンが細胞生存率を抑制し、クルクミン(20μ m)for24hでの処理後のA549細胞のアポトーシス率をそれぞれ対照群と比較して増加させたことを示す。 しかし、クルクミン処理群と比較して、a5 4 9細胞の細胞生存率およびアポプトーシス速度に対するクルクミン(2 0μ M)の効果は、それぞれ、抗miR−1 9 2−5p模倣物によ9A)。

クルクミンは、A549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現を阻害する

クルクミンがA549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現に影響を与えたかどうかを判断するために、PI3K/Aktタンパク質発現は、クルクミンで24時間処理した後のウェスタンブロット分析を用いて検出された。 図10は、PI3K/Aktタンパク質の発現がクルクミン(20または40μ M)によって著しく増強されたことを示している。

miR-192-5pはPI3K/Akt OFA549細胞を直接標的とし、miR-192-5pの過剰発現がA549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現にどのように影響するかを調べ、mir-192-5pがa549細胞に模倣される。 図1.1.1. 図1 1aおよびBは、クルクミンが、制御群と比較して、クルクミン(2 0μ M)による2 4時間の処理後のA5 4 9細胞のPI3K/Aktタンパク質発現を抑制したことを示す。 A5 4 9細胞のPI3K/Aktタンパク質発現に対するクルクミン(2 0μ M)の効果は、クルクミン処理群と比較して、明らかに、YMIR−1 9 2−5pの模倣物によって減少した(図 およびD)。

miR-192-5pの阻害は、a549細胞のPI3K/Akt発現を増加させる

抗miR-192-5pが、a549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現に対するクルクミンの効果に影響を与えたかどうかを決定するために、抗miR-192-5pがA549細胞に模倣する。 図1.1.1. 図12aおよびBは、クルクミンが対照群と比較して、それぞれクルクミン(20μ m)で24時間処理後のA549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現を抑制したことを示 しかし、A5 4 9細胞のPI3K/Aktタンパク質発現に対するクルクミン(2 0μ M)の効果は、クルクミン処理群と比較して、抗miR−1 9 2−5p模倣物によってそれぞれ顕著におよびD)。

ディスカッション

百万人の患者が毎年世界的にNSCLCに屈し、NSCLCの発生率は徐々に増加しています。近年の多くの研究がNSCLCに焦点を当てているが、治療に関して大きな進歩はなされていない。 手術は最も効果的な治療法であるが、予防ならびにNSCLCの病因のためにさらなる研究を実施する必要がある(14,15)。 最近、Liuらは、クルクミンが増殖を阻害し、胃癌細胞の細胞アポトーシス速度を有意に誘導することを同定した(16)。 Maらは、クルクミンが膵臓癌細胞の細胞増殖および浸潤を阻害することを示した(17)。 総称して、ourfindingsは、クルクミンが細胞生存率を抑制し、細胞アポトーシスを誘導し、A549細胞のカスパーゼ-3活性を増加させることを示した。したがって、クルクミンは腫瘍療法のための潜在的な薬物である。

miRNAは、最近同定されたように遺伝子発現調節に重要な役割を持つ小分子RNAのクラスである(18)。 miRNAの遺伝子は遺伝子のイントロンの区分に通常あります。 しかし、miRNAは、p5 3、Bcl−2およびK−Rasのような既知のonc遺伝子経路の多様性に関与することが見出されている遺伝子および遺伝子間領域の非コードエクソンの外にも分布する(1 9)。 定義されたヒトmiRNAの>50%がゲノムの脆弱部位に位置し、これらの脆弱部位はしばしばNSCLCの発生と関連していることが示されている(20)。 Mirnaの発現プロファイルは、NSCLCの開発に関連付けられています。 miR−3 4c、miR−1 4 5およびmiR−1 4 2は、NSCLCを阻害することができる(5)。 本研究の結果は、ncl-H460細胞のmiR-192-5p相対発現が比較的低く、A549細胞の相対発現が高く、BEAS-2E細胞が最も高度に発現していることを示している。 MiR-192-5pdの過剰発現は、細胞の生存率を減少させ、アポトーシス速度ofa549細胞を増加させた。 MiR-192-5pのダウンレギュレーションは、細胞生存率を増加させ、A549細胞のアポトーシス速度を減少させた。さらに、クルクミンはa549CellsのmiR-192-5p遺伝子発現を阻害した。 しかし、miR-192-5p発現のアップレギュレーションは、細胞の生存率およびアポトーシス速度ofa549細胞に対するクルクミンの効果を増強し、miR-192-5p発現のダウンレギュレーションはA549細胞に対するクルクミンの効果を逆にした。 我々の結果は他の研究の結果と一致していた。 例えば、Ye etalは、クルクミンがMIR-192-5pを活性化することによって細胞のアポトーシスを促進することを報告した(21)。 しかし、クルクミンがmiR-192-5p発現にどのように影響するかについての推定可能なメカニズムは不明であり、この効果を決定するための将来の研究が行われるべきである。

近年、ヒトNSCLCに対するPI3K/Aktsignaling経路の効果が多くの注目を集めています(22)。 ヒトNSCLCでは、PI3K/Aktsignaling経路の活性化が非常に一般的であり、遺伝子変異、癌抑制遺伝子Pten発現の減少、PI3K変異または増幅、Akt変異または増幅および癌遺伝子受容体活性化を含む様々な機序を介して癌の発生を促進することができる(7)。 この経路の各成分の活性化は、治療の薬剤耐性につながる可能性のあるNSCLCの好ましくない予後の主な理由であり、この経路の阻害は、薬物耐性を逆転させ、in vivoでの化学療法および放射線効果を改善することができる(23)。 本研究で得られたデータは、クルクミンがA549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現を抑制することを明らかにした。 MiR−1 9 2−5p発現のアップレギュレーションは、A5 4 9細胞のPI3K/Aktタンパク質発現を抑制した。MiR-192-5p発現のダウンレギュレーションは、A549細胞のPI3K/Aktタンパク質発現を増加させる可能性がある。 Xuらは、クルクミンが甲状腺癌細胞におけるPI3K/Aktシグナル伝達経路のFTC133細胞viaダウンレギュレーションの侵入と移動を阻害することを実証している(24)。 Xuらはまた、クルクミンがPI3K/Akt経路を介して肺癌の腫瘍増殖を阻害することを示唆した(25)。Scheeらは、miR−2 2−3p、miR−1 4 3−3pおよびmiR−1 9 2−5pが調節され、結腸直腸癌細胞におけるAPC、Tgf ΒおよびPi3Kpathwayに関与していることを明らかにした(2 6)。

結論として、本研究は、A549細胞に対するクルクミンの効果に焦点を当て、mir-192-5pのアップレギュレーションとPI3K/Aktシグナル伝達経路の抑制を介して、ヒトNSCLCの細胞増殖およびアポトーシスを抑制した。 本研究の結論は、クルクミンがNSCLCの治療におけるアポテンシャルターゲットであることを示している。 しかし、我々は肺癌細胞におけるmiR-192-5pとPI3K/Akt経路との間の詳細な関係を調べなかったので、presentstudyはいくつかの制限を明らかにした。 本研究のin vivo、臨床および大規模な統計分析の追加研究は、結果を検証するために実行されるべきである。

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