HIF-1 為生物體內重要的轉錄因子，它藉由辨識基因上的 HRE 序列 (5’
-RCGTG- 3’)活化 hypoxia-inducible 基因。最早被發現受 HIF-1 調控的基因為 EPO (erythropoietin)基因。EPO 為促進紅血球增生的重要因子。過去利用各種細胞模型 的研究結果顯示，若當人體組織器官處於低氧狀態下時，EPO 會受到 HIF-1 的調
控，表現大量的 EPO 蛋白，促進紅血球的增生，增加人體內能攜帶的氧氣總量
(Semenza et al., 1991)。而為了因應大量的紅血球增生，HIF-1 也會調控 transferrin receptor (Tfr)基因，表現大量的 Tfr，將與鐵離子結合的固鐵蛋白送入細胞內，提 高細胞吸收鐵離子的能力，以得到足夠的鐵離子來生成紅血球所需的血紅蛋白 (Generale et al., 1999；Lok and Ponka, 1999)。除此之外，VEGF (Vescular endothelial growth factor)基因上也具有 HRE (Forsythe et al., 1996) ，在低氧狀態下也同樣會 受到 HIF-1 的調控。VEGF 為促進血管增生的重要因子，在低氧狀態下，HIF-1
能刺激VEGF 大量表現，誘使血管增生，以增加氧氣的輸送率。
HIF-1 除了引發紅血球生成與血管增生外，HIF-1 對於腫瘤細胞存活、增生及 轉移也有著密不可分的關係。過去的研究報告中指出，腫瘤細胞中的 core tumor
經常處於低氧環境下，呼吸作用的電子傳遞鏈會因無法得到足夠的氧作為電子接 受者，造成Reactive Oxygen Species (ROS)產物累積，為了避免過多 ROS 產物累 積誘發死亡，腫瘤細胞中的HIF-1 會促進 MXI-1 蛋白表現，藉由 MXI-1 蛋白抑制 粒線體的生成，降低呼吸作用。正常細胞中，MYC 與 MAX 形成的 complex 能 促進粒線體的生成。而腫瘤細胞能藉由大量表現HIF-1 與 MAX 競爭 MYC 的方 式，抑制粒線體的生成 (Zhang et al., 2007；Dang et al., 2008)。為了因應呼吸作用 的降低，腫瘤細胞中的 HIF-1/MYC complex 會調控醣解代謝 (glycolysis)的酵素 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)大量表現 (Lu et al., 2002)，加 速醣解代謝。除了大量表現醣解代謝的酵素外，HIF-1 也會造成細胞的 glucose transporter-1 (GLUT1)大量表現，使腫瘤細胞能得到更多的醣進行代謝 (Chen et al., 2001)。而為了避免醣解代謝的最終產物 pyruvate 進入三羧酸循環走向呼吸作用，
HIF-1 也會誘導 pyruvate dehydrogenase kinase-1 (PDK-1)及 lactate dehydrogenase A (LDHA)的大量表現，抑制 pyruvate dehydrogenase (PDH)，使 pyruvate 走向乳酸發 酵的途徑，將主要產能途徑由呼吸作用轉換成無氧醣解作用，使腫瘤細胞得以在 低氧環境下存活，也藉此淘汰無法於低氧環境下生存的腫瘤細胞 (Semenza et al., 1996；Kim et al., 2006；Semenza, 2007)。
腫瘤細胞中亦能藉由HIF-1 誘導 VEGF 的表現，刺激血管增生，提供腫瘤細 胞 轉 移 的 通 道 。HIF-1 也 能 誘 導 協 助 腫 瘤 細 胞 轉 移 時 分 解 基 底 層 (basement membrane)及做貼附動作所需的蛋白大量表現，使腫瘤細胞轉移至其他位置 (Krishnamachary et al., 2003；Büchler et al., 2004；Postovite et al., 2008)。另外，HIF-1 與insulin-like growth factor 2 (IGF-2)、transforming growth factor-α (TGF-α)在腫瘤 細胞中，亦被證明存在著正向的相互調控關係，能促進腫瘤細胞的增生 (Feldser et al., 1999；Semeza, 2003)。若將 HIF-1α 突變的癌細胞株注射至裸鼠，腫瘤生長的 速度比具正常 HIF-1α 的癌細胞株降低許多 (Maxwell et al., 1997；Zhang et al., 1997)。
HIF-1 除了能調控生長因子 (growth factor)，加速腫瘤細胞的增生外，也能藉 由調控細胞凋亡因子，調控腫瘤細胞的死亡。在某些腫瘤細胞中，proapoptotic 蛋白 Bcl-2/adenovirus EIB 19-kDa interacting protein 3 (BNip3)呈現大量表現 (Sowter et al., 2001)；而 BNip3 基因的啟動子上也被證實具有 HRE，能在低氧狀態 下受到HIF-1 調控，控制腫瘤細胞凋亡 (Bruiclk, 2003)。如前段所述，許多腫瘤 細胞擁有在缺氧狀態下誘發腫瘤細胞死亡的調控機制，而留有此機制的目的被推 測可能是藉此淘汰無法於缺氧環境下生存的腫瘤細胞，但能在缺氧環境下生存腫 瘤細胞如何抵抗此調控機制而生存下去，至今仍不明。
三、 研究構想與目的
在腫瘤細胞中，miR-221/222 與 HIF-1 均扮演著極重要的角色，特別是在腫 瘤細胞的生成與增生。我們於預測 miRNA 標的基因的資料庫中發現，HIF-1 中 HIF-1β 子單元為 miR-221/222 的可能標的基因。於此，我們利用消化道系統的癌 細胞株作為細胞模型，探討在腫瘤細胞中miR-221/222 對 HIF-1β 基因表現的影響。
實驗材料與方法 一、細胞培養
人類大腸直腸癌細胞株HCT116、人類胰臟癌細胞株 MIAPaCa-2、人類腎臟 癌細胞株 HEK293T 及非洲綠猴腎臟癌細胞株 COS-7，培養於含 10% FBS (fetal bovine serum，GIBCO)、50 unit/mL penicillin (GIBCO) 及 50 µg/mL streptomycin (GIBCO)的 DMEM (Dulbecco’s modified Eagle’s medium，GIBCO)培養液中，置於 含有5% CO2的37℃恆溫培養箱中培養。HCT116 及 HEK293T 細胞以 8.5×104/mL 的細胞濃度做繼代培養；MIAPaCa-2 及 COS-7 細胞以 1×105/mL 的細胞濃度做繼 代培養。
人類胃癌細胞株MKN45 及人類胰臟癌細胞株 ASPC-1 培養於含 10% FBS、
50 unit/mL penicillin 及 50 µg/mL streptomycin 的 RPMI1640 (GIBCO)培養液中。
以1×105/mL 的細胞濃度做繼代培養。