吉林大学学报(医学版)  2017, Vol. 43 Issue (05): 910-917

扩展功能

文章信息

王娇娇, 范智蕊, 李砺锋, 丁显飞, 周学良, 赵杰, 王留兴
WANG Jiaojiao, FAN Zhirui, LI Lifeng, DING Xianfei, ZHOU Xueliang, ZHAO Jie, WANG Liuxing
HPK1过表达对乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞增殖和凋亡的影响及其机制
Influence of HPK1 overexpression in proliferation and apoptosis of breast cancer MCF-7 and MDA-MB-231 cells and its mechanism
吉林大学学报(医学版), 2017, 43(05): 910-917
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2017, 43(05): 910-917
10.13481/j.1671-587x.20170510

文章历史

收稿日期: 2017-05-20
HPK1过表达对乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞增殖和凋亡的影响及其机制
王娇娇1 , 范智蕊2 , 李砺锋3 , 丁显飞4 , 周学良2 , 赵杰5 , 王留兴2     
1. 郑州大学第一附属医院超声科, 河南 郑州 450052;
2. 郑州大学第一附属医院肿瘤科, 河南 郑州 450052;
3. 郑州大学第一附属医院生物细胞治疗中心, 河南 郑州 450052;
4. 郑州大学第一附属医院综合ICU, 河南 郑州 450052;
5. 郑州大学第一附属医院药学部, 河南 郑州 450052
[摘要]: 目的: 构建造血祖细胞激酶1(HPK1)慢病毒载体,探讨HPK1过表达对乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞增殖和凋亡的作用,阐明其可能的机制。方法: 通过过表达HPK1的慢病毒感染细胞,获得稳定表达HPK1的细胞系(MCF-7-HPK1和MDA-MB-231-HPK1),将2个细胞系分别分为3组,即空白组、对照组(空载体组)和过表达组;分别采用RT-PCR法和Western blotting法检测乳腺癌细胞中HPK1 mRNA和蛋白表达水平,MTT法检测细胞增殖率,流式细胞术检测细胞周期和凋亡率,Transwell法分析细胞的迁移能力,Western blotting法检测caspase 3、PTEN、MMP-9、MMP-2、Ki-67和HPK1蛋白表达水平。结果: 与空白组和对照组比较,乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞过表达组中HPK1 mRNA和蛋白表达水平升高(P < 0.05),细胞增殖率明显降低(P < 0.05),细胞凋亡率明显升高(P < 0.05),穿越Matrigel的细胞数明显减少(P < 0.05),MCF-7细胞周期阻断在G1期;过表达组细胞中caspase 3、PTEN蛋白表达水平上调(P < 0.05),MMP-9、MMP-2、Ki-67蛋白表达水平降低(P < 0.05)。结论: HPK1过表达可抑制乳腺癌细胞MCF-7和MDA-MB-231的增殖及迁移并诱导凋亡,其可能与caspase 3、PTEN蛋白的表达上调及MMP-9、MMP-2和Ki-67蛋白的表达降低有关。
关键词: 造血祖细胞激酶1    乳腺癌细胞株    细胞增殖    细胞凋亡    
Influence of HPK1 overexpression in proliferation and apoptosis of breast cancer MCF-7 and MDA-MB-231 cells and its mechanism
WANG Jiaojiao1, FAN Zhirui2, LI Lifeng3, DING Xianfei4, ZHOU Xueliang2, ZHAO Jie5, WANG Liuxing2     
1. Department of Ultrasound, First Affiliated Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China;
2. Department of Oncology, First Affiliated Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China;
3. Department of Biological Cell Therapy Center, First Affiliated Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China;
4. Department of General ICU, First Affiliated Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China;
5. Department of Pharmacy, First Affiliated Hospital, Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China
[Abstract]: Objective: To investigate the effects of hematopoietic progenitor kinase 1 (HPK1) overexpression by construction of lentiviral vector on the proliferation and apoptosis of breast cancer MCF-7 and MDA-MB-231 cells, and to elucidate its possible mechanism. Methods: The cells were infected with the lentivirus overxpressing HPK1, and the MCF-7-HPK1 and MDA-MB-231-HPK1 cell lines were stably expressed HPK1;each cell line was divided into three experimental groups:blank group (untreated), control group(empty vector) and HPK1-overexpression group. The expression levels of HPK1 mRNA and protein in breast cancer cells in each group were detected by RT-PCR and Western blotting methods, respectively. The cell proliferation rate was detected by MTT assay. The cell cycle and apoptotic rate were detected by flow cytometry. Transwell assay was used to analyze the cell migration ability. Western blotting method was used to measure the expression levels of caspase 3, PTEN, MMP-9, MMP-2, Ki-67and HPK1 proteins. Results: Compared with blank groups and control groups, the expression levels of HPK1 mRNA and protein in the both cell lines in HPK1 overexpression groups were significantly up-regulated(P < 0.05), the proliferation rates were significantly decreased(P < 0.05) and the apoptotic rates were significantly increased(P < 0.05), the number of cells crossing matrigel was significantly reduced(P < 0.05), the cell cycle of MCF-7 was blocked in G1 phase(P < 0.05), the expression levels of caspase 3 and PTEN proteins in HPK1 overexpression group were significantly increased(P < 0.05), and the expression levels of MMP-2 and MMP-9 proteins were significantly decreased (P < 0.05). Conclusion: HPK1 overexpression can inhibit the proliferation and migration of MCF-7 and MDA-MB-231 cells and induce apoptosis, which may be related to the up-regulation of caspase 3 and PTEN and down-regulation of MMP-9, MMP-2 and Ki-67.
Key words: hematopoietic progenitor kinase 1     breast cell lines     cell proliferation     apoptosis    

乳腺癌已经成为全球女性癌症死亡的第二大原因,其死亡人数占女性癌症总死亡人数的14%[1]。美国癌症协会预计:2017年美国乳腺癌新发病例约255180例,死亡41070例[1]。目前,乳腺癌在手术治疗、放疗、化疗和内分泌治疗等方面已经取得了明显的疗效,但其5年生存率依然较低。因此寻找新的改善乳腺癌患者预后的基因靶点有重要的意义[2]。造血祖细胞激酶1(hematopoietic progenitor kinase 1, HPK1) 是造血系统特异性丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,哺乳动物Ste-20相关蛋白激酶MAP4K家族成员之一[3]。HPK1在免疫反应和炎症信号通路以及造血细胞的应激反应、增殖和凋亡中发挥着重要作用[4],且其可能参与肿瘤的免疫治疗[5]。近年来的研究[6-9]发现:HPK1与胰腺癌、非小细胞肺癌、肺癌和膀胱癌等多种恶性肿瘤的发生发展有关。本课题前期研究[10]发现HPK1与非特异性浸润性乳腺癌的发生发展有关,为明确其机制,本研究通过构建慢病毒载体获得HPK1过表达的慢病毒颗粒,并感染乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231细胞系,以探讨HPK1过表达对人乳腺癌细胞增殖、凋亡、细胞周期及迁移的影响,并分析其与增殖相关蛋白(Ki-67)、细胞凋亡相关蛋白(caspase 3)、抑癌相关蛋白(PTEN)和细胞迁移相关蛋白(MMP-9、MMP-2) 的表达的关系,初步探讨其可能的机制,并为HPK1应用于乳腺癌的治疗提供理论基础。

1 材料与方法 1.1 细胞系、主要试剂和仪器

乳腺癌细胞系:MCF-7(雌激素受体阳性代表细胞系)和MD-MBA-231(三阴性乳腺癌代表细胞系),293T细胞(人肾胚细胞),慢病毒载体质粒pCDH-CMV-MCS-EF1-Puro、包装质粒pCMV-dR8.2 dvpr和pCMV-VSVG均为郑州大学肿瘤生物学研究室保存,DNA Marker、限制性内切酶XbaⅠ、NotⅠ及荧光定量PCR试剂盒均购自日本TaKaRa公司,无缝克隆试剂盒购自美国Vazyme公司,DNA纯化回收试剂盒、质粒小量提取试剂盒和PCR清洁回收试剂盒购自美国Axygen公司,Trizol购自美国Invitrigen公司,反转录试剂盒购自美国Fermentas公司,Matrigel和PI染色细胞周期检测试剂盒及Annexin Ⅴ-FITC/PI双染细胞凋亡检测试剂盒购自美国BD公司,兔抗人HPK1一抗购自美国Abgent公司。Transwell小室购自美国Coring公司,CO2培养箱为美国Thermo公司产品,流式细胞仪LSR Ⅱ为美国BD公司产品,光学显微镜XSP-8CA和倒置显微镜IX73为日本Olympus公司产品。

1.2 细胞培养、稳定细胞系的筛选和实验分组

细胞培养:乳腺癌细胞常规培养于含有10%胎牛血清的DMEM培养基中,培养条件为37℃、5% CO2,第3天传代培养。培养MCF-7和MDA-MB-231于6孔板中,感染病毒Lentil-con及Lentil-HPK1,6 h后更换完全培养基,48 h后传至24孔板,加入含有6 mg· L-1嘌呤霉素的1640完全培养基持续培养2周,每3 d更换1次含嘌呤霉素的培养基,直至无细胞死亡为止,从而获得MCF-7-HPK1和MDA-MB-231-HPK1稳定细胞系。将细胞分为:空白组,未加处理因素;对照组(用空载体感染);HPK1过表达组(HPK1过表达的稳定细胞系)。

1.3 稳定细胞系的鉴定

荧光定量PCR法检测HPK1 mRNA水平:利用TRIzol试剂盒提取RNA。引物由上海生工生物工程有限公司设计,荧光定量PCR引物见表 1。荧光定量PCR按照试剂盒说明书进行,利用ABI7500fast进行检测。PCR反应条件:95℃、30 s,95℃、5 s,60℃、30 s,共40个循环。HPK1 mRNA的相对表达水平利用Gene Tools软件进行灰度值分析,以GADPH作为内参。

表 1 引物序列和扩增产物大小 Table 1 Primer sequence and amplification product sizes
Primer Primer sequence Product size(bp)
HPK1 QF 5′-AGATGCTCAGTCATCAAC-3′ 199
HPK1 QR 5′-TCTGCATCTGGGATCCCC-3′
GADPH QF 5′-AGAAGGCTGGGGCTCATTTG-3′ 238
GADPH QR 5′-AGGGGCCATCCACAGTCTTC-3′
1.4 MTT法检测细胞增殖率

稳定细胞系和对照细胞系接种在96孔板中,细胞数为每毫升1×105个,每孔加入100 μL的细胞悬液,培养过夜后进行转染,每组设3个平行孔,37℃,分别培养24、48和72 h,加入5 g·L-1 MTT 20 μL,继续培养4 h,弃上清,每孔加入DMSO 150 μL,混匀,酶标仪(λ=570 nm)测定每孔的吸光度[A(570) 值],细胞生长的增殖率的计算方法:细胞生长增殖率=[1-实验组A(570)/对照组A(570)]×100%。

1.5 流式细胞术检测细胞周期和凋亡率

选取对数期各组细胞,胰酶消化,用磷酸盐缓冲液洗涤细胞2次,1 500 r·min-1离心5 min,收集细胞;按照流式细胞凋亡检测试剂盒说明书进行操作,500 μL的联结缓冲液悬浮细胞,加入5 μLAnnexin Ⅴ-FITC和5 μL PI Staining Solution,轻轻混匀,避光、室温反应10 min,使用流式细胞仪检测细胞周期。采用FlowJo软件进行细胞DNA含量分析和光散射分析。收集细胞,参照AnnexinV-FITC/PI说明书进行操作,应用流式细胞仪检测细胞凋亡率。采用FlowJo软件进行细胞凋亡分析。

1.6 TUNEL法检测细胞凋亡

将对数生长期的各组细胞传至24孔板中,待细胞贴壁生长24 h后,吸除培养液,PBS洗涤2次,每次5 min,室温干燥玻片5 min;用4%多聚甲醛固定30 min,再次用PBS清洗3次,每次5 min。加入50~100 μL破膜工作液,室温孵育10 min,PBS洗3次,每次5 min。加入50~100 μL TUNEL反应混合液(试剂1:TdT;试剂2:荧光素标记dUTP,1:9,新鲜配制)加到细胞上,37℃湿盒避光孵育60 min,湿盒内加少量水保持湿度。PBS避光洗3次,每次5 min;加入50~100 μL PI室温避光孵育10 min。PBS避光洗3次,每次5 min;用抗荧光淬灭封片剂封片,避光保存。在倒置显微镜下观察拍照,观察凋亡细胞并计数。

1.7 Transwell法检测细胞侵袭能力

Transwell小室的制备:Matrigel(50 mg·L-1)用培养基按1:2稀释后,包被Transwell小室的底部,4℃风干。水化基底膜:加入PBS 37℃放置30 min后弃掉备用。在上室的聚碳酸酯膜上加入稀释好的Matrigel 60~80 μL,置于37℃,30 min使Matrigel聚合形成凝胶。接种细胞及培养:将细胞按照每毫升1×106个用无血清培养基重悬,取200 μL加入上室中,下室中加入正常培养基,常规培养12 h进行固定和染色。取Transwell小室,采用PBS淋洗,再用棉签擦去微孔膜上层细胞,采用甲醇:冰醋酸(比例为3:1) 固定10 min后,再用10% Giemsa染色。镜检:在倒置显微镜下计数移至微孔膜下层的细胞数目。每个样本需计数5~10个视野。

1.8 Western blotting法检测caspase 3、PTEN、MMP-9、MMP-2、Ki67和HPK1蛋白表达水平

收集各组细胞,常规提取蛋白,BCA蛋白定量试剂盒检测样品蛋白浓度,取适量样品行十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),转至硝酸纤维膜,5%封闭液4℃封闭4 h,依次加入一抗(caspase 3、PTEN、MMP-9、MMP-2、Ki67和HPK1,浓度为1:1 000),洗膜后加入辣根过氧化酶标记的二抗(辣根过氧化物酶标记的山羊抗体),β-actin为内参。增强化学发光试剂(ECL)发光法检测蛋白表达。

1.9 统计学分析

采用SPSS 21.0统计软件进行统计学分析。各组细胞HPK1mRNA及蛋白表达水平、增殖率、各期细胞比率和凋亡率均以x±s表示,两组间样本均数比较采用两独立样本t检验,多组间样本均数比较采用单因素方差分析,SNK-q法进行两两比较。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 荧光定量PCR法检测HPK1 mRNA表达

MDA-MB-231细胞系中相对于GAPDH mRNA的表达,与对照组(0.829±0.192) 比较,空白组HPK1 mRNA的相对表达水平(1.011±0.045) 差异无统计学意义(P>0.05);与空白组和对照组比较,过表达组HPK1 mRNA的相对表达水平(4.728±0.558) 均明显升高(P < 0.05)。MCF-7细胞系中相对于GAPDH mRNA的表达,与对照组(0.998±0.231) 比较,空白组HPK1 mRNA的相对表达水平(1.052±0.063) 差异无统计学意义(P>0.05);与空白组和对照组比较,过表达组HPK1 mRNA的相对表达水平(5.778±0.648) 均明显升高(P < 0.05)。见图 1

*P < 0.05 compared with blank group; P < 0.05compared with control group. 图 1 RT-PCR法检测MDA-MB-231和MCF-7细胞系中HPK1 mRNA相对表达水平 Figure 1 Relative expression levels of HPK1 mRNA in MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines detected by RT-PCR method
2.2 Western blotting法检测HPK1蛋白表达

MDA-MB-231和MCF-7细胞系中,与对照组比较,空白组HPK1蛋白表达水平差异无统计学意义(P>0.05);与空白组和对照组比较,过表达组HPK1蛋白表达水平均明显升高(P < 0.05)。见图 2A。将蛋白印迹采用W-B应用软件分析后,得出相对密度直条图。见图 2B

Lane 1-3:MDA-MB-231 cell line; Lane 4-6:MCF-7 cell line; Lane 1, 4:Blank group; Lane 2, 5:Control group; Lane 3, 6:Overexpression group.*P < 0.05 compared with blank group; P < 0.05compared with control group. 图 2 Western blotting法检测MDA-MB-231和MCF-7细胞系中HPK1蛋白表达电泳图(A)和直条图(B) Figure 2 Electrophoregram(A)and histogram(B) of HPK1 protein expressions in MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines detected by Western blotting method
2.3 MTT法检测细胞增殖率

MTT检测结果显示:在2个细胞系中,与空白组和对照组比较,HPK1过表达组的细胞增殖率明显降低(P < 0.05),其中在MCF细胞系中72 h时,与空白组和对照组比较,过表达组细胞增殖率降低最为明显(P < 0.01)。见表 2

表 2 MTT法检测各组乳腺癌细胞系增殖率 Table 2 Proliferation rates of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups detected by MTT assay
(n=3, x±s, η/%)
Group MDA-MB-231cell line MCF-7 cell line
(t/h) 24 48 72 24 48 72
Blank 50.069±0.953 162.679±15.475 231.085±12.240 54.571±1.240 207.201±10.631 281.594±8.902
Control 49.622±0.899 173.677±21.060 228.781±13.970 56.988±14.091 195.759±12.276 262.932±9.238
Overexp-ression 46.914±0.912*△ 122.978±11.440*△ 184.043±15.973**△△ 33.608±5.081*△ 140.007±22.289**△△ 220.319±10.998**△△
  *P < 0.05, ** P < 0.01 compared with blank group; P < 0.05, △△P < 0.01 compared with control group.
2.4 流式细胞术检测细胞周期和凋亡率

流式细胞术检测结果显示:在MDA-MB-231细胞系中,与空白组(16.47%±2.43%)和对照组(14.94%±3.05%)比较,HPK1过表达组细胞凋亡率(19.36%±2.67%)无明显变化(P>0.05);在MCF-7细胞系中,与空白组(10.91%±1.34%)和对照组(9.45%±2.72%)细胞凋亡率比较,HPK1过表达组的细胞凋亡率(15.57%±2.87%)无明显变化(P>0.05)。见图 3表 3。流式细胞术检测细胞周期结果显示:MCF-7细胞系中HPK1过表达组的G1期细胞比率为78.43%±6.34%,明显高于空白组(50.91%±3.85%)和对照组(49.09%±2.87%),差异有统计学意义(P < 0.01),提示HPK1基因可能使MCF-7细胞阻断在G1期;但在MDA-MB-231细胞系中,HPK1过表达组、空白组和对照组的G1期细胞比率分别为40.64%±5.34%、46.29%±2.51%和45.06%±3.45%,组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。见图 4表 3

A-C: MDA-MB-231 cell line;D-F: MCF-7 cell line; A, D: Blank group; B, E: Control group; C, F: Overexpression group. 图 3 流式细胞术检测各组MDA-MB-231和MCF-7细胞系凋亡率 Figure 3 Apoptotic rates of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups detected by flow cytometry
表 3 各组MDA-MB-231和MCF-7细胞凋亡率和细胞周期 Table 3 Apoptotic rates and cell cycles of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups
(n=3, x±s, η/%)
Group MDA-MB-231 MCF-7
Apoptotic rate Cell cycle(G1) Apoptotic rate Cell cycle(G1)
Blank 16.47±2.43 46.29±2.51 9.45±2.72 50.91±3.85
Control 14.94±3.05 45.06±3.45 10.91±1.34 49.09±2.87
Overexpression 19.36±2.67 40.64±5.34 11.57±2.87 78.43±6.34*△
  *P < 0.01 compared with blank group; P < 0.01 compared with control group.
A-C: MDA-MB-231 cell line;D-F: MCF-7 cell line; A, D: Blank group; B, E: Control group; C, F: Overexpression group. 图 4 流式细胞术检测MDA-MB-231和MCF-7细胞周期 Figure 4 Cell cycle of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups detected by flow cytometry
2.5 TUNEL法检测细胞凋亡

TUNEL法检测结果显示:与空白组和对照组比较,过表达组荧光标记的凋亡细胞衍生物明显增加(P < 0.05)。见图 5(插页四)和图 6

图 5 TUNEL实验检测各组MDA-MB-231和MCF-7细胞系凋亡率 Figure 5 Apoptotic rates of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups detected by TUNEL assay
1:Blank group; 2:Control group; 3:Overexpression group. 图 6 TUNEL实验检测各组MDA-MB-231和MCF-7细胞系凋亡率 Figure 6 Apoptotic rates of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups detected by TUNEL assay
2.6 Transwell实验检测细胞侵袭能力

Transwell小室结果显示:在MDA-MB-231细胞系中,与空白组(349±41) 和对照组(364±23) 比较,HPK1过表达组的穿越Matrigel的细胞数(290±29) 明显减少,其中过表达组明显低于空白组和对照组(P=0.008,P=0.007),空白组与对照组比较差异无统计学意义(P=0.235);在MCF-7细胞系中,与空白组(210±45) 和对照组(198±29) 比较,HPK1过表达组的穿越Matrigel的细胞数(110±29) 明显减少,其中过表达组明显低于空白组和对照组(P < 0.001),空白组与对照组比较差异无统计学意义(P=0.524)。见图 7(插页四)。

A—C: MDA-MB-231 cell line; D —F: MCF-7 cell line; A, D: Blank group; В, E: Control group; С, F: Overexpression group. 图 7 Transwell法检测各组MDA-MB-231和MCF-7细胞系侵袭能力 Figure 7 Invasive abilities of MDA-MB-231 and MCF-7 cell lines in various groups detected by Trans well assay
2.7 Western boltting法检测各组细胞中caspase 3、PTEN、MMP-9、MMP-2、Ki-67和HPK1蛋白表达水平

Western boltting法检测结果显示:在MDA-MB-231细胞系及MCF-7细胞系中,与空白组和对照组比较,HPK1过表达组中caspase 3、PTEN的表达均明显上调,MMP-9、MMP-2和Ki-67的表达水平明显下调(P < 0.05,见图 7),但同一个细胞系空白组和对照组细胞中caspase 3、PTEN、MMP-9、MMP-2、Ki-67和HPK1蛋白表达水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表 4图 8

表 4 MDA-MB-231和MCF-7细胞系各组中乳腺癌细胞凋亡、细胞增殖和细胞迁移相关蛋白表达 Table 4 Expressions of apoptosis, cell proliferation and cell migration-related proteins in MDA-MB-231 and MCF-7 celllines in various groups detected by Western blotting method
(n=3, x±s)
Group MDA-MB-231 MCF-7
HPK1 caspase 3 PTEN MMP-9 MMP-2 Ki-67 HPK1 caspase 3 PTEN MMP-9 MMP-2 Ki-67
Blank 0.296±0.041 0.398±0.037 0.483±0.052 0.914±0.042 1.539±0.068 1.682±0.091 0.538±0.063 0.763±0.052 0.578±0.045 0.713±0.081 1.419±0.072 1.756±0.081
Control 0.324±0.078 0.425±0.086 0.528±0.037 0.875±0.028 1.627±0.047 1.598±0.037 0.624±0.025 0.804±0.027 0.721±0.068 0.798±0.023 1.328±0.081 1.636±0.056
Overexp-ression 0.659±0.035**△△ 0.894±0.042**△△ 1.527±0.029**△△ 0.496±0.051**△△ 1.436±0.029*△△ 1.324±0.051*△ 1.126±0.047**△△ 1.258±0.019**△△ 1.482±0.037**△△ 0.356±0.057**△△ 1.105±0.043*△ 0.883±0.073*△
  *P < 0.05, ** P < 0.01 compared with blank group; P < 0.05, △△P < 0.01 compared with control group.
Lane 1-3: MDA-MB-231 cell line; Lane 4-6: MCF-7 cell line; Lane 1, 4: Blank group; Lane 2, 5:Control group; Lane 3, 6:Overexpression group. 图 8 Western blotting法检测各组乳腺癌细胞凋亡、细胞增殖和细胞迁移相关蛋白表达电泳图 Figure 8 Electrophoregram of expressions of apoptosis, cell proliferation and cell migration-related proteins in breast cancer cells in various groups detected by Western blotting method
3 讨论

本研究利用构建慢病毒pCDH-HPK1-puro重组载体,包装病毒、转染乳腺癌MCF-7和MDA-MB-231,成功获得了HPK1过表达细胞系;PCR基因扩增全长凝胶电泳,以及RT-PCR法、Western blotting法检测过表达细胞系中HPK1mRNA和蛋白的高表达均证明了载体构建的成功。该研究首次证明了HPK1过表达可抑制人乳腺癌细胞的增殖并诱导凋亡。MTT法检测结果显示:2种细胞系HPK1过表达组中,其24、48和72 h的细胞增殖能力均明显受到抑制。流式细胞术检测结果显示:2种细胞系各组间的细胞凋亡率比较差异无统计学意义;MCF-7细胞系中过表达组的G1期细胞比率明显高于对照组和空白组,乳腺癌细胞系中HPK1过表达可使细胞周期阻断在G1期。TUNEL检测结果显示:HPK1过表达可诱导细胞凋亡。Transwell检测结果表明:HPK1过表达可抑制乳腺癌细胞的迁移。以上结果皆显示:HPK1过表达可明显抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移,并诱导其凋亡。流式细胞术检测与TUNEL法检测凋亡检测结果不一致,考虑其可能的原因是TUNEL的灵敏度高,能识别凋亡早期的细胞[11]。总之,HPK1过表达可抑制乳腺癌细胞增殖、迁移,并诱导其凋亡,并使乳腺癌细胞周期阻断在G1期;HPK1作为潜在的基因靶点,未来在乳腺癌的预后治疗中有一定的应用前景。

HPK1是MAP4K家族的重要成员之一,具有重要的生物学作用。其在多种恶性肿瘤中表达较低,且可能参与了肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移等。同样,Li等[8]研究表明:HPK1可以抑制肺癌细胞的增殖、集落形成、迁移和浸润等。Wang等[6]指出:胰腺癌细胞中的HPK1经蛋白酶介导降解后缺失,提示HPK1降解可能参与了胰腺癌的发生发展进程中。Alzabin等[7]发现:HPK1是抑制前列腺素E2介导的抗肿瘤免疫反应的重要组成部分。此外,HPK1可以用于预测肿瘤进展或者复发的指标。van der Heijden等[12]的研究表明HPK1可以作为早期膀胱癌进展的预后因素;Lin等[13]也发现HPK1可预测基于奥沙利铂辅助化疗的结直肠癌患者的复发及死亡的风险。由此可见,HPK1蛋白可能具有抗癌作用,上调其表达或增强其活性可能成为治疗恶性肿瘤的重要手段[5]

随着技术进步,慢病毒包装系统已经发展到第4代,具有更强的选择性、稳定性和安全性[14]。因此,通过慢病毒包装系统过表达HPK1是一种安全稳定且成熟有效的手段。通过细胞增殖、细胞凋亡和细胞迁移相关蛋白表达分析,既往研究[15]表明caspase 3参与了乳腺癌细胞的凋亡,MMP与乳腺癌的迁移密切相关[16],Ki-67的水平可用来评估乳腺癌的增殖[17]。本研究中,Western blotting法检测结果表明:过表达组细胞中caspase 3、PTEN蛋白的表达水平上调,MMP-9、MMP-2和Ki-67蛋白的表达水平下降,表明HPK1对乳腺癌细胞作用的相关机制可能与这些相关蛋白的表达有关。

综上所述,乳腺癌细胞系MCF-7和MDA-MB-231中HPK1的表达上调可明显抑制乳腺癌细胞的增殖和转移,并诱导细胞凋亡,还可使MCF-7细胞系阻断在G1期,这可能与细胞增殖、凋亡和迁移相关蛋白的表达密切相关,对MCF-7和MDA-MB-231细胞系的影响不尽相同,考虑乳腺癌细胞系的不同分子表型可能会影响HPK1的抑癌作用。本研究为后续探索HPK1过表达抑制乳腺癌的机制奠定了基础,也为乳腺癌的治疗提供了新方向。

参考文献
[1] Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer Statistics, 2017[J]. CA Cancer J Clin, 2017, 67(1): 7–30. DOI:10.3322/caac.21387
[2] 丁显飞, 周学良, 豆萌萌, 等. 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白的表达及其与乳腺癌预后关系的Meta分析[J]. 吉林大学学报:医学版, 2016, 42(4): 783–788.
[3] Ling P, Yao Z, Meyer CF, et al. Interaction of hematopoietic progenitor kinase 1 with adapter proteins Crk and CrkL leads to synergistic activation of c-Jun N-terminal kinase[J]. Mol Cell Biol, 1999, 19(2): 1359–1368. DOI:10.1128/MCB.19.2.1359
[4] Chuang HC, Wang X, Tan TH. MAP4K family kinases in immunity and inflammation[J]. Adv Immunol, 2016, 129: 277–314. DOI:10.1016/bs.ai.2015.09.006
[5] Sawasdikosol S, Zha R, Yang B, et al. HPK1 as a novel target for cancer immunotherapy[J]. Immunol Res, 2012, 54(1-3): 262–265. DOI:10.1007/s12026-012-8319-1
[6] Wang H, Song X, Logsdon C, et al. Proteasome-mediated degradation and functions of hematopoietic progenitor kinase 1 in pancreatic cancer[J]. Cancer Res, 2009, 69(3): 1063–1070. DOI:10.1158/0008-5472.CAN-08-1751
[7] Alzabin S, Pyarajan S, Yee H, et al. Hematopoietic progenitor kinase 1 is a critical component of prostaglandin E2-mediated suppression of the anti-tumor immune response[J]. Cancer Immunol Immunother, 2010, 59(3): 419–429. DOI:10.1007/s00262-009-0761-0
[8] Li Z, Park HR, Shi Z, et al. Pro-oncogenic function of HIP-55/Drebrin-like (DBNL) through Ser269/Thr291-phospho-sensor motifs[J]. Oncotarget, 2014, 5(10): 3197–3209. DOI:10.18632/oncotarget.v5i10
[9] Wang Y, Luo H, Li Y, et al. hsa-miR-96 up-regulates MAP4K1 and IRS1 and may function as a promising diagnostic marker in human bladder urothelial carcinomas[J]. Mol Med Rep, 2012, 5(1): 260–265.
[10] 王娇娇, 宋丽杰, 杨森, 等. 造血祖细胞激酶1在雌激素受体阳性乳腺癌中的表达及其与预后的关系[J]. 中华实验外科杂志, 2016, 33(8): 2022–2025.
[11] Tavangar F, Sepehri H, Saghaeian Jazi M, et al. Amphotericin B potentiates the anticancer activity of doxorubicin on the MCF-7 breast cancer cells[J]. J Chem Biol, 2017, 10(3): 143–150. DOI:10.1007/s12154-017-0172-1
[12] van der Heijden AG, Mengual L, Lozano JJ, et al. A five-gene expression signature to predict progression in T1G3 bladder cancer[J]. Eur J Cancer, 2016, 64: 127–136. DOI:10.1016/j.ejca.2016.06.003
[13] Lin M, Zhang Y, Li A, et al. High-throughput RNAi screening of human kinases identifies predictors of clinical outcome in colorectal cancer patients treated with oxaliplatin[J]. Oncotarget, 2015, 6(18): 16774–16785. DOI:10.18632/oncotarget.v6i18
[14] 孟凡荣, 陈琛, 万海粟, 等. 慢病毒载体及其研究进展[J]. 中国肺癌杂志, 2014(12): 870–876. DOI:10.3779/j.issn.1009-3419.2014.12.09
[15] Yan F, He Q, Hu X, et al. Direct regulation of caspase-3 by the transcription factor AP-2 is involved in aspirininduced apoptosis in MDAMB453 breast cancer cells[J]. Mol Med Rep, 2013, 7(3): 909–914. DOI:10.3892/mmr.2013.1257
[16] Yelken Bö, Balci T, Süslüer SY, et al. The effect of tomatine on metastasis related matrix metalloproteinase (MMP) activities in breast cancer cell model[J]. Gene, 2017, 627: 408–411. DOI:10.1016/j.gene.2017.06.054
[17] Harvey J, Thomas C, Wood B, et al. Practical issues concerning the implementation of Ki-67 proliferative index measurement in breast cancer reporting[J]. Pathology, 2015, 47(1): 13–20. DOI:10.1097/PAT.0000000000000192