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IP10,ITAC及其雙功能分子誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫及機(jī)制研究

發(fā)布時(shí)間:2020-08-29 12:25
   腫瘤是嚴(yán)重威脅人類健康的一類疾病,隨著生物技術(shù)的發(fā)展,基因治療有望成為攻克腫瘤的突破口。在腫瘤患者重建有效的免疫應(yīng)答及抑制腫瘤血管生成,是腫瘤治療的重要策略。研究表明,趨化因子不僅具有引導(dǎo)淋巴細(xì)胞定向遷移的功能,并能作為免疫調(diào)節(jié)因子,參與淋巴細(xì)胞的活化過(guò)程。趨化因子還能調(diào)節(jié)血管生成。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,趨化因子用于腫瘤治療已經(jīng)取得了顯著成效。4T1是BALB/c鼠源性乳腺癌細(xì)胞系,RT-PCR結(jié)果顯示,具有募集效應(yīng)細(xì)胞及抑制血管生成作用的趨化因子IP10及ITAC在4T1細(xì)胞的表達(dá)水平較低。我們推測(cè)增強(qiáng)IP10或ITAC在4T1細(xì)胞的表達(dá)可能會(huì)影響4T1腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。本研究以小鼠4T1乳腺癌為模型,觀察改變IP10或ITAC的表達(dá)對(duì)4T1腫瘤生長(zhǎng)的影響及其機(jī)制。最后,根據(jù)趨化因子功能特點(diǎn),將趨化因子作用顯著的結(jié)構(gòu)域組合起來(lái),構(gòu)建了功能更顯著的抗腫瘤分子,可能為趨化因子用于腫瘤的生物學(xué)防治提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 1.IP10的抗腫瘤作用及其機(jī)制 我們構(gòu)建了pcDNA3-IP10真核表達(dá)質(zhì)粒。電穿孔的方法將質(zhì)粒導(dǎo)入4T1細(xì)胞,獲得穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞株4T1-IP10。雌性BALB/c小鼠及裸鼠皮下接種4T1-IP10細(xì)胞后形成的腫瘤較對(duì)照組生長(zhǎng)緩慢,腫瘤較小,重量較輕(P<0.05),并且4T1-IP10荷瘤小鼠存活時(shí)間明顯延長(zhǎng)。實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果表明,在4T1-IP10腫瘤組織中IP10表達(dá)水平顯著上調(diào)。我們觀察了IP10對(duì)淋巴細(xì)胞在腫瘤局部浸潤(rùn)的影響,結(jié)果表明,單位重量的4T1-IP10腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞數(shù)量是對(duì)照組的兩倍;免疫熒光染色發(fā)現(xiàn),T淋巴細(xì)胞在4T1-IP10腫瘤內(nèi)浸潤(rùn)顯著增加;FACS分析腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的表型,結(jié)果顯示,4T1-IP10腫瘤內(nèi)CXCR3~+CD4~+T和CXCR3~+CD8~+T細(xì)胞比例均較對(duì)照組增高。將4T1-IP10腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞分離出來(lái),體外經(jīng)特異性刺激后,增殖應(yīng)答能力和特異性殺傷活性增強(qiáng),腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞IFN-γ分泌明顯增加。以上結(jié)果提示,募集并增強(qiáng)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的效應(yīng)功能在IP10介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)抑制中具有重要的作用。我們進(jìn)一步觀察了腫瘤局部IP10表達(dá)對(duì)機(jī)體細(xì)胞免疫應(yīng)答的影響。體外特異性刺激后,4T1-IP10荷瘤小鼠的脾細(xì)胞抗原特異性增殖應(yīng)答能力及殺傷活性均較對(duì)照組顯著增高(P<0.05)。腫瘤轉(zhuǎn)移是腫瘤患者常見(jiàn)的死亡原因,誘導(dǎo)有效的細(xì)胞免疫應(yīng)答是抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的策略之一。實(shí)驗(yàn)性肺轉(zhuǎn)移研究發(fā)現(xiàn),與對(duì)照比較,接種4T1-IP10的小鼠,經(jīng)尾靜脈注射4T1細(xì)胞后,大體標(biāo)本觀察發(fā)現(xiàn),肺表面形成的轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)顯著減少。4T1-IP10組小鼠肺重明顯減輕,肺組織內(nèi)轉(zhuǎn)移的細(xì)胞形成的克隆顯著減少(P<0.05)。肺組織形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),4T1-IP10組肺組織內(nèi)僅有小的單一轉(zhuǎn)移病灶,而對(duì)照組轉(zhuǎn)移灶較大并且可以形成多發(fā)的轉(zhuǎn)移病灶。 以往研究表明IP10具有抗血管生成的作用,因此,我們觀察了IP10抗血管效應(yīng)在IP10介導(dǎo)的4T1腫瘤生長(zhǎng)抑制中的作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨IP10濃度的增加,內(nèi)皮細(xì)胞增殖顯著受到抑制。劃痕實(shí)驗(yàn)表明,IP10能抑制bFGF誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移的80%。小鼠cornea micro-porket模型研究表明,IP10能顯著抑制bFGF誘導(dǎo)的血管生成。將血管內(nèi)皮細(xì)胞在4T1-IP10腫瘤細(xì)胞的條件培養(yǎng)基中培養(yǎng)7天,結(jié)果顯示,4T1-IP10腫瘤細(xì)胞的條件培養(yǎng)基能顯著延長(zhǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)周期,抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖。腫瘤組織HE染色,光學(xué)顯微鏡下觀察,在4T1-IP10腫瘤局部可以看到血管閉塞現(xiàn)象及腫瘤局灶性壞死,而對(duì)照組血管密度高,并可以看到大的血管腔,提示IP10能通過(guò)抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng),抗腫瘤血管生成,使腫瘤局部缺血壞死,發(fā)揮抗腫瘤作用。 2.ITAC的抗腫瘤作用及其機(jī)制 我們通過(guò)基因轉(zhuǎn)染的方法建立了穩(wěn)定轉(zhuǎn)染pcDNA3-ITAC的4T1細(xì)胞(4T1-ITAC)。將4T1-ITAC細(xì)胞在小鼠皮下接種,觀察腫瘤生長(zhǎng)狀況。結(jié)果顯示,在BALB/c小鼠及裸鼠體內(nèi)4T1-ITAC腫瘤生長(zhǎng)較對(duì)照組緩慢,腫瘤較小并且重量較輕(P<0.05),荷瘤小鼠存活時(shí)間明顯延長(zhǎng)。但是在裸鼠體內(nèi)4T1-ITAC生長(zhǎng)抑制作用沒(méi)有在BALB/c小鼠體內(nèi)明顯。提示T細(xì)胞可能參與了ITAC介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)抑制。實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果表明,在4T1-ITAC腫瘤組織中ITAC表達(dá)水平顯著上調(diào)。為分析ITAC在腫瘤局部表達(dá)對(duì)腫瘤淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)的影響,我們分離并計(jì)數(shù)了腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞,結(jié)果顯示,單位重量的4T1-ITAC腫瘤內(nèi)分離的淋巴細(xì)胞數(shù)量顯著增加,是對(duì)照組的3倍。鑒于ITAC是CXCR3的配體,我們分析了CXCR3~+淋巴細(xì)胞在腫瘤內(nèi)的浸潤(rùn)情況。FACS分析表明,CXCR3~+淋巴細(xì)胞比例在4T1-ITAC腫瘤顯著增高,并且在4T1-ITAC腫瘤內(nèi)CXCR3~+CD4~+T和CXCR3~+CD8~+T淋巴細(xì)胞比例均高于對(duì)照組。對(duì)于ITAC是否影響被趨化的淋巴細(xì)胞的效應(yīng)功能尚未報(bào)道,因此,我們分析了在腫瘤局部表達(dá)的ITAC對(duì)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的效應(yīng)功能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)4T1-ITAC腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞,體外經(jīng)4T1特異性刺激后顯著增殖,殺傷活性較對(duì)照組明顯增強(qiáng)。ELISPOT檢測(cè)發(fā)現(xiàn),4T1-ITAC腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞IFN-γ分泌增加(P<0.05)。這些結(jié)果表明ITAC能促進(jìn)腫瘤淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),并增強(qiáng)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的效應(yīng)功能,可能是ITAC介導(dǎo)腫瘤生長(zhǎng)抑制的機(jī)制之一。為進(jìn)一步確證ITAC的抗腫瘤效應(yīng),我們檢測(cè)了荷瘤小鼠的細(xì)胞免疫應(yīng)答水平。結(jié)果顯示,4T1-ITAC荷瘤小鼠的脾細(xì)胞特異性增殖反應(yīng)明顯增強(qiáng),對(duì)4T1細(xì)胞的特異性殺傷活性增高(P<0.05)。我們利用實(shí)驗(yàn)性肺轉(zhuǎn)移模型檢測(cè)了4T1-ITAC荷瘤小鼠對(duì)4T1細(xì)胞在體內(nèi)播散轉(zhuǎn)移的影響。結(jié)果表明,接種4T1-ITAC腫瘤細(xì)胞的小鼠,其肺表面沒(méi)有明顯的轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)形成,肺重明顯減輕。肺組織轉(zhuǎn)移細(xì)胞克隆形成顯著減少(P<0.05)。肺組織HE染色觀察發(fā)現(xiàn),4T1-ITAC組未見(jiàn)明顯的轉(zhuǎn)移病灶形成。這些結(jié)果提示ITAC在腫瘤局部表達(dá)能保護(hù)小鼠,降低腫瘤播散轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。 此外,我們檢測(cè)了ITAC的抗血管生成作用。劃痕實(shí)驗(yàn)表明ITAC能抑制bFGF誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移的55%。MTT法檢測(cè),隨ITAC濃度的增加,對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的抑制效果不明顯。與4T1細(xì)胞培養(yǎng)上清比較,4T1-ITAC細(xì)胞的條件培養(yǎng)基能抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖,但是與RPMI1640組比較沒(méi)有顯著差異。以上結(jié)果可能提示,ITAC具有一定的抗血管作用,并且參與了ITAC介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)抑制,但不是主要的機(jī)制。 3.雙功能分子的設(shè)計(jì)及構(gòu)建 我們將先前的結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。與IP10比較,ITAC具有較強(qiáng)的趨化作用及誘導(dǎo)抗腫瘤細(xì)胞免疫應(yīng)答的作用。與ITAC比較,IP10抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用更顯著。結(jié)構(gòu)功能分析表明,趨化因子的N端和N-LOOP區(qū)是結(jié)合及活化受體的關(guān)鍵部位,而趨化因子的C端可以結(jié)合在血管內(nèi)皮細(xì)胞表面,發(fā)揮抗血管生成的作用。結(jié)合以往文獻(xiàn)資料,我們?cè)O(shè)想ITAC的N端和N-LOOP區(qū)與IP10的C端融合,構(gòu)建一個(gè)新型融合分子,具有ITAC和IP10分子的各自優(yōu)點(diǎn),有望產(chǎn)生更顯著的抗腫瘤治療效果。我們首先對(duì)雙功能分子進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。將ITAC的N端和N-LOOP區(qū)與IP10的C端氨基酸序列輸入InsightⅡ工作站,模擬結(jié)果表明,兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)域組合后能形成趨化因子樣穩(wěn)定的空間構(gòu)象,與IP10的氨基酸同源性達(dá)到66%,與已有的IP10的晶體衍射結(jié)構(gòu)相似,RMS值為1.08。我們將該分子命名為雙功能分—ITIP。我們通過(guò)PCR的方法擴(kuò)增得到雙功能分子ITIP的全長(zhǎng)編碼基因,構(gòu)建pcDNA3-ITIP質(zhì)粒,電穿孔法將質(zhì)粒轉(zhuǎn)染4T1細(xì)胞并篩選穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞株4T1-ITIP。RT-PCR結(jié)果表明僅在4T1-ITIP細(xì)胞中有ITIP的轉(zhuǎn)錄。趨化實(shí)驗(yàn)表明,4T1-ITIP細(xì)胞上清對(duì)淋巴細(xì)胞具有顯著趨化活性,并能被CXCR3抗體特異性阻斷,并且ITIP趨化活性與ITAC沒(méi)有差異,但是較IP10增強(qiáng)。這些結(jié)果提示4T1-ITIP細(xì)胞能分泌具有活性的ITIP蛋白。 4.雙功能分子的抗腫瘤作用及其機(jī)制 我們以4T1乳腺癌為模型研究了ITIP的抗腫瘤作用。BALB/c小鼠皮下接種5×10~4 4T1-ITIP腫瘤細(xì)胞后,成瘤率為3/10,而4T1-IP10及4T1-ITAC的成瘤率分別為7/10和6/10,對(duì)照組小鼠全部有腫瘤生成。將1×10~5 4T1-ITIP細(xì)胞皮下接種裸鼠,結(jié)果4T1-ITIP腫瘤與4T1-IP10腫瘤生長(zhǎng)較其余各組顯著減慢。可能提示ITIP具有抑制血管生成的作用,并且參與了ITIP的抗腫瘤效應(yīng)。但是在裸鼠體內(nèi)4T1-ITIP腫瘤抑制作用沒(méi)有在BALB/c小鼠體內(nèi)明顯,提示T細(xì)胞可能也參與了ITIP介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)抑制。 我們分析了ITIP在腫瘤局部表達(dá)對(duì)淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)的影響。FACS分析腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞,結(jié)果顯示,CXCR3~+淋巴細(xì)胞在4T1-ITIP腫瘤內(nèi)顯著增加,并且CXCR3~+CD4~+和CXCR3~+CD8~+T淋巴細(xì)胞比例均高于對(duì)照組。我們進(jìn)一步檢測(cè)了ITIP對(duì)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的效應(yīng)功能的影響。在荷瘤小鼠體內(nèi)被動(dòng)轉(zhuǎn)移CFSE標(biāo)記的淋巴細(xì)胞后,在4T1-ITIP腫瘤內(nèi)CFSE標(biāo)記的淋巴細(xì)胞出現(xiàn)明顯的擴(kuò)增。將腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞在體外特異性刺激,4T1-ITIP腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞特異性增殖應(yīng)答能力及殺傷活性顯著增強(qiáng),IFN-γ分泌明顯增加(P<0.05)。我們還分析了4T1-ITIP荷瘤小鼠細(xì)胞免疫應(yīng)答水平。4T1-ITIP荷瘤小鼠脾細(xì)胞在體外以4T1特異性刺激后,脾細(xì)胞特異性增殖反應(yīng)顯著增強(qiáng),對(duì)4T1靶細(xì)胞的殺傷活性明顯增高(P<0.05)。ELISA檢測(cè)細(xì)胞因子分泌水平,結(jié)果表明,4T1-ITIP組小鼠脾細(xì)胞IFN-γ和TNF-α分泌顯著增加而IL-4分泌水平顯著降低。提示ITIP表達(dá)能增強(qiáng)機(jī)體細(xì)胞免疫應(yīng)答水平,并向Th1型免疫應(yīng)答偏移。 為觀察ITIP對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)的影響,我們收集了4T1-ITIP細(xì)胞的培養(yǎng)上清,檢測(cè)4T1-ITIP細(xì)胞的培養(yǎng)基中血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)變化。結(jié)果顯示,在4T1-ITIP腫瘤細(xì)胞的條件培養(yǎng)基中,血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)顯著受到抑制,提示4T1-ITIP能分泌具有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)活性的ITIP,發(fā)揮抗血管生成效應(yīng)。 綜上所述,抑制腫瘤血管生成并誘導(dǎo)有效的抗腫瘤免疫應(yīng)答,是IP10及ITAC抗腫瘤的重要機(jī)制。增強(qiáng)IP10(ITAC)分子與其受體CXCR3的相互作用將有利于腫瘤的治療。更重要的是,通過(guò)以上研究,我們發(fā)現(xiàn)ITAC具有更顯著的趨化淋巴細(xì)胞及誘導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答的作用,而IP10具有更明顯的抗血管生成的作用。我們將ITAC分子的N端和N-LOOP區(qū)及IP10的C端結(jié)構(gòu)域組合,構(gòu)建的雙功能分子ITIP產(chǎn)生了更有效的抗腫瘤作用。本研究為臨床制定抗腫瘤生物治療策略提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),并為應(yīng)用趨化因子進(jìn)行腫瘤治療研究提供了新的思路。
【學(xué)位單位】:復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位年份】:2005
【中圖分類】:R392
【部分圖文】:

含氨,質(zhì)粒DNA,抽提,液體


ITAC及雙功能分子誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫及機(jī)制研究第一部分醇,一20℃放置30分鐘,10000rpm離心10分鐘,棄上清,將沉淀用70%洗一次,即得到純化的PCR產(chǎn)物。將純化的PcR產(chǎn)物6ul與pUCm一T載體用T4DNA連接酶連接過(guò)夜。連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌DHS。,a一互補(bǔ)法篩選菌落,經(jīng)PCR及酶切鑒定IP10及工TAC插入pUClll--T后,以載體通用測(cè)序引上游引物分別與IP10及ITAC的上游及下游引物PCR鑒定插入片段的方向小。然后擴(kuò)增陽(yáng)性菌落,小量培養(yǎng)后提取重組質(zhì)粒工TAC一pUCmT和一pUCmT。再分別用EeoRV、BalnHI和EeoRI、Xhol雙酶切ITAC一pUCmT載體IO一pUCmT載體,將酶切片段用低熔點(diǎn)膠回收并純化。將酶切片斷與經(jīng)相應(yīng)的pcDNA3連接,將連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌DHSQ,氨節(jié)青霉素篩選抗性菌經(jīng)PcR、酶切及測(cè)序鑒定證實(shí)成功構(gòu)建了pcDNA3一IP10和pcDNA3一ITAC真達(dá)質(zhì)粒。

趨化因子,細(xì)胞系,效應(yīng)細(xì)胞


ITAC及雙功能分子誘導(dǎo)的抗腫瘤免疫及機(jī)制研究第一部分結(jié)果1.趨化因子在4ri細(xì)胞系表達(dá)變化RT一PCR方法擴(kuò)增16種趨化因子的基因編碼片段(圖1),具有趨化效應(yīng)細(xì)胞功能的MIP一2、MIP一la、BRAK、SDF一1及抑制血管生成的PF4、BCA一1及既具有抗血管生成作用又能趨化效應(yīng)細(xì)胞的工P10和ITAC表達(dá)量較低。

測(cè)序,真核表達(dá)質(zhì)粒,工人,重組質(zhì)粒


LARC;lane16, BRAK;lane17,SDF一1.2.pcDNA3一IP10真核表達(dá)質(zhì)粒的構(gòu)建及鑒定將RT一PCR法擴(kuò)增到的34Obp的IP10基因編碼片段與peDNA3重組,如圖2所示,重組質(zhì)粒peDNA3一IP10經(jīng)pCR、反口尸了和肋01酶切及測(cè)序證明真核表達(dá)載體構(gòu)建成功。340bPCCCATGGGCGGCCG以汀GCAG人C(認(rèn)GGTCTATAAGAATCCGGCCGCCAGGCATCCACTGTAACCACAGAAGGTAGCGTGGAG1,GTGCACGTGAC了叮人G人CAO幻妙汀人「l一fffC六TAGCCAAGTAG人ACAG窄叮AGATGT肖CGGACCTTCrAGAAAG口rTCTGCAGCCTGGTAATACGTGGCTGCATG丁C以AGACAGCAGAGGGTCAGJ門(mén),CC丁GGC六CAGA口TCI,1.ATTGGAGGCTCA以CTCAGACGTTCCCAGGATGTCACATUI一l一王一fGACGC已汀人A兒認(rèn)TT公1一l丁I一曰一工一CTATI,GCCrGCA們認(rèn)TGAGGCGAGCI’ FGCrTGG人C了GGGGI.CC六GGCAC公I(xiàn)’l一r引,C萬(wàn)1’1一工人TGAGCCTT口、TAGT人AC人ATAC門(mén),C共ACI一廠fGI

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào):2808548

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