Данное ретроспективное исследование было рассмотрено и одобрено Комитетом по этике больницы традиционной китайской медицины города Цючжоу (номер одобрения 202402208). До начала сбора образцов от каждого включенного в исследование пациента или его законного представителя было получено письменное информированное согласие.
Сбор образцов
Ткани первичных опухолей НМРЛ были получены хирургическим путем от включенных в исследование пациентов, в то время как соответствующие им прилегающие нормальные ткани легкого были ретроспективно собраны в Национальном инженерном исследовательском центре клинической биопсии (город Цючжоу, провинция Чжэцзян, Китай). В данное когортное исследование были включены образцы 157 пациентов с НМРЛ, последовательно набранных в период с января 2019 по декабрь 2024 года. Размер выборки из 157 парных образцов был статистически обоснован на основе ранее опубликованных исследований прогностической значимости miRNA при НМРЛ: при условии умеренного размера эффекта 0,5, α = 0,05 и статистической мощности 80% минимально необходимый размер выборки был рассчитан как 122 случая. Учитывая возможную потерю образцов, выраженный некроз тканей и потерю пациентов для последующего наблюдения, мы последовательно включили 157 подходящих пациентов с января 2019 по декабрь 2024 года, чтобы гарантировать достаточную статистическую мощность. Все ткани опухолей и соответствующих прилегающих нормальных тканей легкого были извлечены у одного и того же пациента во время хирургической резекции, что позволило сформировать парные образцы для последующего сравнительного анализа.
Критерии включения были следующими: (1) пациенты с патологически подтвержденным первичным НМРЛ по данным послеоперационной биопсии; (2) наличие полных исходных клинических данных, стадирования по гистопатологическим показателям и данных о выживаемости при долгосрочном наблюдении; (3) отсутствие лучевой, химической или таргетной терапии до момента забора тканей; (4) наличие полного набора парных образцов опухолевой и паранеопластической тканей.
Критерии исключения были следующими: (1) сочетанные вторичные злокачественные опухоли других органов; (2) пациенты, связь с которыми была утрачена в течение 3 месяцев после операции; (3) образцы с выраженным некрозом или недостаточным объемом ткани для последующего молекулярного анализа.
Все образцы свежей ткани помещали в жидкий азот в течение 15 min после хирургического иссечения, затем переносили в морозильник сверхнизких температур и хранили при −80 °C для последующей экстракции RNA и белков. Клиническое наблюдение проводилось регулярно; общая выживаемость измерялась в месяцах с момента постановки патологоанатомического диагноза до смерти или даты последнего контрольного осмотра.
Стратификация уровня экспрессии miR-21-5p
Значения относительной экспрессии miR-21-5p всех 157 пациентов были отсортированы в порядке возрастания, и когорта была стратифицирована по медианному порогу экспрессии. В связи с наличием множества совпадающих значений в районе медианы, пациенты с экспрессией ниже медианы были отнесены к группе с низкой экспрессией (n = 61); пациенты с экспрессией, равной или превышающей медиану, включая все совпадающие значения на уровне медианы, были классифицированы в группу с высокой экспрессией (n = 96). Данное правило распределения совпадающих значений было определено до проведения группировки для разрешения дублирования показателей медианы, а результат группировки был перепроверен по исходным количественным данным qRT-PCR.
Культивирование клеток
Линии клеток НМРЛК человека A549 и H1299 были получены от коммерческого поставщика (см. Таблицу материалов). Клетки A549 поддерживали в среде RPMI-1640, а клетки H1299 культивировали в среде DMEM. Обе среды для культивирования дополняли 10% термоинактивированной фетальной бычьей сыворотки (FBS), пенициллином (100 U/mL) и стрептомицином (100 µg/mL). Клетки культивировали в стандартных условиях при 37 °C в увлажненном инкубаторе с содержанием 5% CO₂.
Для подтверждения подлинности клеточных линий A549 и H1299 перед всеми функциональными экспериментами было проведено профилирование коротких тандемных повторов (STR). Тестирование на контаминацию микоплазмами проводилось ежемесячно с использованием коммерческого набора для детекции микоплазм на основе ПЦР; для последующих анализов использовались только клетки, отрицательные по микоплазмам.
Клетки в логарифмической фазе роста с сохранной морфологией собирали для транзиентной трансфекции. Липидный реагент для трансфекции (см. Таблицу материалов) использовали в соответствии с инструкциями производителя. Последующие клеточные анализы проводили через 50 h после трансфекции.
Трансфекция клеток
Для трансфекции клетки в логарифмической фазе роста с сохраненной морфологией высевали в культуральные планшеты за 24 ч до начала процедуры для достижения 60%–70% конфлюэнтности. Трансфекцию проводили с использованием липидного реагента для трансфекции (см. Таблицу материалов) в соответствии с инструкциями производителя. Использовали четыре экспериментальные группы: отрицательный контроль мимика (mimic-NC), мимик miR-21-5p, отрицательный контроль ингибитора (inhibitor-NC) и ингибитор miR-21-5p. Нуклеотидные последовательности приведены в Дополнительном файле 1.
Общую РНК экстрагировали через 50 ч после трансфекции, после чего проводили количественную обратную транскрипцию с ПЦР (qRT-PCR) для измерения относительной экспрессии miR-21-5p и проверки эффективности трансфекции. Анализы клеточной миграции выполняли через 50 ч после трансфекции. Для транзиентной трансфекции клетки обрабатывали мимиком miR-21-5p или отрицательным контролем мимика (mimic-NC) в конечной концентрации 50 nM, в то время как ингибитор miR-21-5p и отрицательный контроль ингибитора (inhibitor-NC) вводили в концентрации 100 nM. Чтобы избежать искажающих эффектов, вызванных различиями в количестве вводимых нуклеиновых кислот, общее количество трансфецированных нуклеиновых кислот поддерживали одинаковым для всех четырех групп обработки.
Пролиферацию клеток оценивали с помощью анализа с использованием набора для подсчета клеток Cell Counting Kit-8 (CCK-8). Стабильно трансфицированные клетки высевали в 96-луночные планшеты в концентрации 3 × 103 клеток/лунку, при этом для каждой группы создавали шесть технических повторностей. Через 24, 48 и 72 ч после посева в каждую лунку добавляли 10 µL реагента CCK-8, после чего инкубировали при 37 °C в течение 2 ч. Пролиферацию клеток количественно определяли путем измерения оптической плотности при 450 nm с помощью микропланшетного ридера.
Все эксперименты по транзиторной трансфекции, CCK-8 и миграции проводились не менее чем в трех независимых биологических повторностях, при этом каждая биологическая повторность включала 3–6 технических повторностей, как описано выше.
Количественная ПЦР с обратной транскрипцией
Общую РНК из клеток НМРЛ, а также из парных образцов клинических опухолей и прилегающих нормальных тканей выделяли с помощью реагента для экстракции РНК на основе фенола/гуанидина (см. Таблицу материалов). Чистоту и концентрацию РНК определяли методом ультрафиолетовой спектрофотометрии; обратной транскрипции подвергали только те образцы, у которых соотношение оптической плотности (OD) 260/280 и OD 260/230 составляло 1,8–2,1. Последовательности праймеров приведены в Дополнительном файле 1. Система для обратной транскрипции содержала 500 ng общей РНК, 2 µL буфера для обратной транскрипции, 1 µL смеси dNTP, 0,5 µL обратной транскриптазы, 1 µL специфического стем-петлевого праймера для miRNA или олиго(dT)-праймера для mRNA и воду, свободную от РНказ, до общего объема 20 µL. Система для амплификации qRT-PCR (общий объем 20 µL) состояла из 10 µL мастер-микса SYBR Green qPCR, 0,4 µL прямого праймера (10 µM), 0,4 µL обратного праймера (10 µM), 2 µL разведенной матрицы кДНК и 7,2 µL воды, свободной от РНказ.
Матричную РНК для CADM1 и GAPDH подвергали обратной транскрипции с использованием набора для обратной транскрипции, в то время как для miR-21-5p обратная транскрипция проводилась с использованием стем-петлевых праймеров и экзогенного cel-miR-39 в качестве внутреннего контроля (spike-in). Экзогенный контроль cel-miR-39 добавляли в каждый образец РНК сразу после выделения общей РНК и перед обратной транскрипцией. Поскольку cel-miR-39 представляет собой синтетическую микроРНК C. elegans, не имеющую гомологичных последовательностей в транскриптах человека, она позволяет корректировать отклонения, вызванные различной эффективностью экстракции РНК, потерей при деградации РНК и вариациями эффективности обратной транскрипции в разных образцах клинических тканей, служа экзогенным универсальным контролем нормализации для количественного определения микроРНК. qRT-PCR проводили с использованием мастер-микса на основе флуоресцентного ДНК-связывающего красителя на системе ПЦР в реальном времени (см. Таблицу материалов): 95 °C в течение 3 мин, затем 40 циклов: 95 °C в течение 10 с, 60 °C в течение 30 с и 72 °C в течение 20 с, с последующим анализом кривых плавления для подтверждения специфичности амплификации. Для каждого образца было выполнено три биологических повтора, каждый из которых включал три технических повтора; относительный уровень экспрессии рассчитывали методом 2⁻ΔΔCt. Полные последовательности праймеров для амплификации мРНК CRP, TNF-α и IL-6 приведены в Дополнительном файле 1 вместе с последовательностями праймеров для CADM1, GAPDH и miR-21-5p.
Создание линии со стабильной экспрессией miR-21-5p с помощью лентивируса
Коммерческие лентивирусные векторы LV-miR-21-5p и пустой контрольный вектор LV-NC были упакованы в клетках 293T. Последовательность предшественника miR-21-5p была встроена в лентивирусный остов, содержащий ген устойчивости к пуромицину и репортерный ген GFP. Супернатанты лентивирусов собирали через 48 ч и 72 ч после трансфекции, затем концентрировали и очищали для последующего заражения клеток.
Клетки A549 и H1299 высевали за 24 ч до инфицирования для достижения 50–60% конфлюэнтности. Клетки инфицировали при MOI = 10 (A549) и MOI = 15 (H1299) с добавлением 5 µg/mL полибрен для повышения эффективности трансфекции. Среду заменяли через 24 ч после инфицирования, и клетки культивировали еще 48 ч перед отбором с помощью пуромицина.
Отбор стабильных клеток проводили с использованием пуромицина в концентрации 5 µg/mL в течение 10 дней подряд; для подтверждения полного удаления нетрансдуцированных клеток в течение 7 дней использовали неинфицированные контрольные клетки. Одиночные GFP-положительные клоны изолировали и экспандировали для создания стабильных моноклональных клеточных линий LV-21 и LV-NC.
Для проведения анализа восстановления функции CADM1 были подготовлены коммерческие лентивирусы для гиперэкспрессии LV-CADM1 и нокдауна sh-CADM1. Было сформировано четыре экспериментальные группы: LV-NC, LV-miR-21-5p, LV-CADM1 и группа восстановления LV-miR-21-5p + LV-CADM1. Инфицирование лентивирусами CADM1 проводили при том же MOI и в тех же условиях скрининга пуромицином, что и для векторов miR-21-5p. Все эксперименты по восстановлению пролиферации и миграции были повторены в трех независимых биологических повторностях.
Валидация стабильной гиперэкспрессии miR-21-5p
Из собранных стабильных клеточных клонов LV-21 и LV-NC экстрагировали общую РНК. Для определения относительного уровня экспрессии hsa-miR-21-5p с использованием cel-miR-39 в качестве экзогенного контроля проводили qRT-PCR. Клоны клеток с повышением уровня miR-21-5p более чем в 8 раз по сравнению с группой LV-NC были отобраны для всех последующих функциональных анализов, что подтвердило успешное создание клеточных линий со стабильной гиперэкспрессией miR-21-5p.
Двойной люциферазный репортерный анализ
Были сконструированы репортерная плазмида с 3'-UTR дикого типа CADM1 (WT-CADM1), содержащая предполагаемую последовательность связывания miR-21-5p, и репортерная плазмида с мутантным 3'-UTR CADM1 (MUT-CADM1) с мутацией в области сид-последовательности связывания. Клетки A549 высевали в 24-луночные планшеты за 24 ч до трансфекции для достижения 60%–70% конфлюэнтности. В каждую лунку проводили ко-трансфекцию 500 ng WT/MUT репортерной плазмиды, 50 nM мимика miR-21-5p или NC-мимика и плазмиды внутреннего контроля Renilla люциферазы в фиксированном массовом соотношении. Через 48 ч после трансфекции клетки полностью лизировали, после чего последовательно определяли сигналы люминесценции светлячковой и Renilla люциферазы с помощью набора для двойного люциферазного анализа. Относительную люциферазную активность рассчитывали как отношение значения люминесценции светлячковой люциферазы к значению люминесценции Renilla люциферазы. Каждая экспериментальная группа включала три независимых биологических повтора, по три технических повтора в каждом биологическом повторе; для статистического сравнения относительной люциферазной активности между группами NC-мимика и мимика miR-21-5p использовали t-критерий Стьюдента для двух независимых выборок.
Анализ миграции в системе Transwell
Для проведения анализа миграции в системе Transwell стабильно трансфецированные клетки суспендировали в безсывороточной среде и высевали в верхние вставки из расчета 4 × 104 клеток на лунку. Нижние камеры заполняли полной культуральной средой с добавлением 10% FBS для создания хемотаксического градиента. После инкубации в течение 48 h при 37 °C в увлажненной атмосфере с содержанием 5% CO₂ клетки, оставшиеся на верхней поверхности мембраны, осторожно удаляли. Клетки, мигрировавшие на нижнюю сторону мембраны, фиксировали метанолом и окрашивали кристаллическим фиолетовым. Миграцию количественно оценивали путем подсчета клеток в пяти случайно выбранных микроскопических полях для каждой вставки. Каждый эксперимент проводили с использованием трех независимых биологических повторностей, включая по три технических повтора для каждой биологической повторности.
Статистический анализ
Все эксперименты in vitro проводились как минимум в трех независимых биологических повторностях, каждая из которых сопровождалась соответствующими техническими повторами. Сначала распределение данных оценивали с помощью теста Шапиро-Уилка на нормальность для выбора метода статистического анализа. Для парных сравнений между опухолевой и прилегающей нормальной тканями применяли либо парный t-критерий, либо парный критерий знаковых рангов Уилкоксона, в зависимости от распределения данных. Сравнения между двумя независимыми группами анализировали с помощью независимого t-критерия или U-критерия Манна-Уитни. Различия между несколькими группами, включая эксперименты по восстановлению функции (rescue experiments), оценивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с последующей апостериорной коррекцией Бонферрони, в то время как ANOVA с повторными измерениями использовали для анализа лонгитюдных наборов данных, таких как тесты на пролиферацию CCK-8 и заживление ран. Связи между категориальными клиническими переменными исследовали с помощью критерия χ2, а взаимосвязь между экспрессией miR-21-5p и CADM1 оценивали с помощью корреляционного анализа Пирсона. Выживаемость пациентов анализировали с помощью кривых Каплана-Мейера, сравнения проводили с помощью лог-рангового критерия. Независимые прогностические факторы определяли с помощью однофакторного и многофакторного регрессионного анализа пропорциональных рисков Кокса. Статистическая значимость определялась как P < 0.05. Многофакторная регрессия Кокса была скорректирована по возрасту, полу, гистологическому типу, уровню miR-21-5p и состоянию лимфатических узлов (контрольные значения: возраст ≤ 60, женский пол, плоскоклеточный рак, низкий уровень miR-21-5p, отсутствие поражения узлов); допущение о пропорциональности рисков проверяли по остаткам Шенфельда, переменные с однофакторным P < 0.10 включали методом принудительного ввода (enter selection).