解锁黑色素瘤抑制：通过PI3K-AKT-ZEB1轴调控miRNAs的见解

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非热等离子体 miRNA测序 差异调节 黑色素瘤抑制 PI3K-AKT-ZEB1轴

非热大气压等离子体通过PI3K-AKT-ZEB1轴调控miRNA抑制黑色素瘤的研究报告

学术背景

黑色素瘤是皮肤癌中最具侵袭性且死亡率最高的类型，尤其在中晚期，其治疗难度极大。尽管近年来靶向治疗和免疫治疗的进展使患者的生存率有所提高，但整体疗效仍不理想。因此，探索新的治疗手段成为当前研究的重点。非热大气压等离子体（Non-Thermal Atmospheric Pressure Plasma, NTP）作为一种新兴的物理治疗手段，近年来在癌症治疗中展现出潜力。NTP通过产生活性氧和氮物种（Reactive Oxygen and Nitrogen Species, RONS），诱导癌细胞氧化应激，从而发挥抗肿瘤作用。然而，NTP在分子水平上的作用机制，特别是其对微小RNA（microRNA, miRNA）的调控，尚未被充分研究。

miRNA是一类短链非编码RNA，通过调节基因表达参与细胞增殖、分化、凋亡等多种生物学过程。其在癌症中的作用尤为显著，许多miRNA被认为是肿瘤抑制因子或促癌因子。因此，研究NTP对miRNA的调控作用，有助于揭示其抗黑色素瘤的分子机制，并为开发新的治疗策略提供理论依据。

论文来源

本研究报告基于Pradeep Bhartiya、Apurva Jaiswal、Manorma Negi、Neha Kaushik、Eun Ha Choi和Nagendra Kumar Kaushik等作者的合作研究。该团队主要来自韩国光云大学（Kwangwoon University）等离子体生物科学研究中心以及韩国水原大学生物技术学院。论文发表于Journal of Advanced Research期刊，2025年第68卷，第147-161页。

研究流程

1. 细胞培养与NTP处理

研究首先使用三种人黑色素瘤细胞系（SK-MEL-2、SK-MEL-31和G-361）进行实验。细胞在标准条件下培养，并通过NTP设备进行处理。NTP设备以空气为工作气体，产生等离子体作用于细胞。为确定NTP的最适处理时间，研究团队设置了不同时间梯度（0.5、1、1.5、2、4分钟）对SK-MEL-2细胞进行处理，并通过Alamar Blue染色法检测细胞活力。结果表明，2分钟和4分钟的NTP处理显著降低了细胞活力。后续实验采用3分钟和5分钟的NTP处理时间。

2. 细胞活力与凋亡检测

通过PI（碘化丙啶）染色法检测细胞死亡情况。结果显示，NTP处理显著增加了PI的摄取率，表明细胞死亡增加。此外，通过实时定量PCR（qPCR）分析了细胞增殖相关基因（如c-Myc、Ki67、AKT、CDKN2A、p53和Casp9）的表达水平。NTP处理显著降低了c-Myc和AKT的表达，同时上调了CDKN2A、p53和Casp9的表达，表明NTP通过诱导细胞周期阻滞和凋亡抑制黑色素瘤细胞的生长。

3. 克隆形成与迁移实验

克隆形成实验显示，NTP处理显著降低了SK-MEL-2细胞的克隆形成能力。此外，通过划痕实验检测细胞迁移能力，发现NTP处理显著抑制了细胞的迁移。

4. miRNA测序与分析

为进一步揭示NTP的分子机制，研究团队对NTP处理的SK-MEL-2细胞进行了高通量miRNA测序（miRNA-seq）。分析发现，5分钟NTP处理组中有82个miRNA显著上调，66个miRNA显著下调。其中，miR-200b-3p和miR-215-5p的上调最为显著。通过生物信息学分析，这些miRNA主要参与了PI3K-AKT信号通路、细胞周期调控和凋亡等过程。

5. miRNA功能验证

为验证miR-200b-3p和miR-215-5p的功能，研究团队使用特异性抑制剂抑制这两种miRNA的表达，并检测其对细胞活力和迁移的影响。结果显示，抑制miR-200b-3p和miR-215-5p后，NTP对黑色素瘤细胞的抑制作用显著减弱，表明这两种miRNA在NTP介导的黑色素瘤抑制中发挥了关键作用。

主要结果

  1. NTP处理显著抑制黑色素瘤细胞的活力和克隆形成能力：实验数据显示，5分钟NTP处理显著降低了SK-MEL-2、SK-MEL-31和G-361细胞的活力，同时抑制了细胞的克隆形成和迁移能力。
  2. NTP调控miRNA的表达：miRNA测序揭示，NTP处理显著上调了miR-200b-3p和miR-215-5p的表达，同时影响了许多与PI3K-AKT信号通路和细胞周期调控相关的miRNA。
  3. miR-200b-3p和miR-215-5p在NTP介导的黑色素瘤抑制中起关键作用：功能验证实验表明，抑制这两种miRNA的表达后，NTP对黑色素瘤细胞的抑制作用显著减弱。

研究结论

本研究首次揭示了NTP通过调控miRNA（特别是miR-200b-3p和miR-215-5p）抑制黑色素瘤的分子机制。NTP通过上调肿瘤抑制性miRNA和下调促癌性miRNA，诱导细胞周期阻滞和凋亡，从而抑制黑色素瘤的生长和迁移。这一发现为NTP在黑色素瘤治疗中的应用提供了新的理论基础，并为开发基于miRNA的联合治疗策略开辟了新的方向。

研究亮点

  1. 创新性：首次揭示了NTP通过调控miRNA抑制黑色素瘤的分子机制。
  2. 临床价值：为NTP在黑色素瘤治疗中的应用提供了理论依据，并提出了基于miRNA的联合治疗策略。
  3. 技术先进性：结合高通量miRNA测序和生物信息学分析，深入研究了NTP的分子作用机制。

意义与展望

本研究不仅阐明了NTP在黑色素瘤治疗中的作用机制，还为开发基于miRNA的新型治疗策略提供了重要参考。未来的研究可以进一步探索NTP与其他治疗手段（如化疗或免疫治疗）的联合应用，以提高黑色素瘤的治疗效果。此外，miR-200b-3p和miR-215-5p作为潜在的治疗靶点，也有望在其他类型的癌症治疗中发挥作用。