哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)在细胞的生长中发挥重要作用,其在人晶状体上皮细胞(HLECs)中的过度表达与白内障术后的并发症,如后发性白内障有关,将mTOR短发夹状RNA(shRNA)质粒成功转染至HLECs可为寻找预防和治疗后发性白内障的靶点提供实验支持。
探讨HLECs中mTOR基因沉默后对细胞形态和功能的影响。
分别将mTOR shRNA质粒、空白质粒和PBS加入细胞培养液感染293T细胞以进行慢病毒包装。常规培养HLECs,然后分别用各组包装成功的慢病毒感染HLECs 72 h,分为mTOR shRNA转染1、2、3,组空白质粒组和PBS组。利用Western blot法检测并比较不同组间HLECs中mTOR蛋白的表达以确定mTOR被沉默,从mTOR shRNA转染1、2、3组中筛选出沉默效率最高组进行后续实验。采用流式细胞仪检测G1期HLECs细胞比例;采用Western blot法检测细胞中上皮和间质标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和E-Cadherin蛋白的表达;采用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)法检测各组细胞的增生能力。
mTOR shRNA转染1、2、3组293T细胞上清液中含有大量包装成功的慢病毒,对绿色荧光蛋白(GFP)呈阳性反应,而空白质粒组和PBS组未见GFP反应的绿色荧光。mTOR shRNA转染1、2、3组及空白质粒组转染的质粒具有嘌呤抗性,转染后的HLECs均生长良好,mTOR shRNA转染1、2、3组80%以上的细胞对GFP呈阳性反应,PBS组细胞无嘌呤抗性,可见较多细胞死亡。Western blot法检测显示mTOR shRNA转染3组mTOR mRNA表达最弱,用于后续实验。mTOR shRNA转染3组α-SMA表达条带明显弱于空白质粒组和PBS组,而E-Cadherin表达明显强于空白质粒组和PBS组。CCK8法检测证实,实验后1h、2h3个组间细胞增生值(A值)的总体差异比较均有统计学意义,其中mTOR shRNA转染3组的细胞增生值均明显低于空白质粒组和PBS组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。流式细胞仪检测表明,mTOR shRNA转染3组细胞周期阻滞于G1期的细胞比例约为(60.00±1.78)%,明显高于空白质粒组的(53.48±1.86)%和PBS组的(53.02±1.49)%,总体比较差异有统计学意义(F=18.910,P=0.002)。
mTOR shRNA转染HLECs后可使mTOR基因沉默,从而逆转HLECs中上皮-间质转化(EMT)的进程,抑制细胞增生,延长细胞周期。
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后囊膜混浊(posterior capsule opacification,PCO)是超声乳化白内障摘出联合人工晶状体植入术后常见的并发症[1]。组织病理学证实,白内障术后保留的前囊膜及赤道部残存的人晶状体上皮细胞(human lens epithelial cells, HLECs)不断增生、向后囊视轴区移行并发生上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)是PCO发生的主要原因[2,3]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of raparrmycin,mTOR)是一种进化高度保守的蛋白质,是调节细胞周期及细胞生长和增生的信号枢纽。mTOR通路通过整合来自营养、能量、氧分压、氨基酸及生长因子的信号而作用于下游分子,改变下游分子活性并调节磷酸化,影响细胞内mRNA的翻译、核糖体生物合成、细胞凋亡等多种生物学功能,从而控制细胞的生长、增生和分化[4,5,6,7]。RNA干扰技术(RNA interference,RNAi)是新型基因阻断技术,其中的短发夹状RNA(short hairpin RNA,shRNA)是采取质粒或者病毒载体表达的siRNA[8],较siRNA表达更持久且稳定,本实验探讨利用shRNA技术沉默mTOR基因对HLECs增生及凋亡的影响,在基因水平寻找针对PCO的预防和治疗方法。