目录中文摘要 英文摘要 前言……………………………………………………………………………………‘1 日U舌…………………………………………………………………………………… 一、材料与方法………………………………………………………………………一5 l材料 1.1菌种和质粒……………………………………………………………………….5 1.1.1腺病毒载体系统…………………………………………………………………5 1.1.2 Ecoli DH5a……………………………………………………………………….6 1.1.3 pREP4质粒……………………………………………………………………….6 1.2酶、主要试剂和仪器……………………………………………………………..6 1.2.1酶和主要购买试剂…………………………………………………………….6 1.2.2自配试剂………………………………………………………………………。7 1.2.3仪器……………………………………………………………………………….8 1.3细胞、培养基及培养条件…………………………………………………………8 1.3.1人胚胎肾细胞293T………………………………………………………………8 1.3.2人鼻咽癌细胞CNE……………………………………………………………。8 1.3.3大肠杆菌BJ5183和E.coli DH5a……………………………………………….9 1.3.4人胃腺癌细胞SGC.7901……………………………………………………….9 1.3.5抗生素与浓度……………………………………………………………………9 2方法 2.1 pREP4上MDA.7的鉴定以及穿梭质粒上MDA.7的搭载构建……………….9 2.1.1 3S柱离心式质粒小量快速抽提法…………………………………………….9 2.1.2酶切以及质粒片段的连接……………………………………………………10 2.1.3电泳、胶回收…………………………………………………………………。lO 2.1.4 Ecoli DH5a的感受态制作、菌种保存和CaCl2法转化…………………….11 2.1.5 PCR反应体系………………………………………………………………….11 2.2 pAd.mda7与pAd.GFP质粒的获得……………………………………………..12 2.2.1质粒碱法抽提…………………………………………………………………12 2.2.2超薄琼脂糖凝胶回收…………………………………………………………13 2.2.3电转化感受态细胞BJ5183的制备以及电转化………………………………13 2.2.4穿梭质粒pAdTrackCMV与腺病毒骨架质粒AdEasy-l的同源重组……….14
2.2.5重组病毒质粒的鉴定和保存………………………………………………….14 2.3细胞转染和病毒生产、滴度测定……………………………………………….16 2.3.1细胞复苏……………………………………………………………………….16 2.3.2细胞传代培养…………………………………………………………………。16 2.3.3细胞冻存……………………………………………………………………….16 2.3.4细胞转染……………………………………………………………………….17 2.3.5腺病毒的收取………………………………………………………………….17 2.3.6腺病毒滴度测定……………………………………………………………….17 2.4 Hoechst33258凋亡染色和流式细胞仪检测……………………………………18 2.4.1 Hoechst33258凋亡染色……………………………………………………….18 2.4.2流式细胞仪PI染色检测细胞周期…….:…………………………………….18 二.结果……………………………………………………………………………….20 lpREP4上MDA.7基因的鉴定 1.1 MDA.7基因的测序结果…………………………………………………………20 1.2 pREP4上MDA.7的KpnI+XhoI双酶切鉴定结果…………………………….21 2穿梭质粒pAdTrackCMV-mda7的构建 2.1 pAdTrackCMV和pREP4的KpnI+XhoI双酶切结果………………………….2l 2.2 pAdTrackCMV-mda7的双酶切鉴定结果………………………………………22 3重组病毒质粒pAd.mda7和pAd.GFP的构建 3.1重组病毒质粒pAd.mda7和pAd.GFP的尸口以酶切结果…………………….22 3.2重组病毒质粒pAd.mda7和pAd.GFP的PCR鉴定结果……………………..23 4细胞转染和病毒滴度测定 4.1 293T的细胞转染…………………………………………………………………24 4.2 293T的二次病毒感染…………………………………………………………..25 4.3 293T的多次病毒感染……………………………………………………………25 4.4病毒滴度测定…………………………………………………………………….26 5人鼻咽癌细胞CNE相关检测结果 5.1 CNE细胞生长形态……………………………………………………………..27 5.2 CNE细胞Hoechst染色结果……………………………………………………3l 5.3 CNE流式细胞仪检测结果……………………………………………………..3l 5.3.1 SubGl期检测结果……………………………………………………………..3l 5.3.2 G2/M Block期检测结果……………………………………………………….32 6人胃腺癌细胞SGC.7901相关检测结果
6.1 SGC.7901细胞的生长形态……………………………………………………..35 6.2 SGC.7901 Hoechst染色结果……………………………………………………39 6.3 SGC.7901流式细胞仪检测结果……………………………………………….39 三、讨论………………………………………………………………………………4l 四、参考文献…………………………………………………………………………44 五、论文发表情况……………………………………………………………………49 六、致谢……………………………………………………………………………..50
摘要 摘要 MDA一7(melanoma differentiation—associated gene一7,黑色素瘤分化相关 基因7),又称IL-24(Interleukin-24,白介素24),是Jiang等利用差减杂交法 从B干扰素(IFN-B)和瑞香素(MEZ)诱导的终端分化人类黑色素瘤细胞中克 隆到的基因,后来根据其基因结构和免疫功能特点将其重新命名为白介素24 (IL-24)。现有实验证明在超生理水平的表达下MDA一7对多种肿瘤细胞有明显的 生长抑制和凋亡诱导作用,而对相应的正常细胞没有凋亡诱导作用,并且同时具 免疫激活、抗血管生成、提高放化疗敏感性等作用,在体内和体外试验中都取得 了明显的实验效果,具有广泛的癌症治疗前景和预期。 鼻咽癌病人虽然见于五大洲的许多国家和地区,但世界大部分地区发病率较 低,一般在1/10万以下,其发病有着明显的区域性和种族差异,好发于黄种人 而白种人少见,所以尽管MDA-7针对如乳腺癌、肝癌、直肠癌等已有较多研究结 果,但鼻咽癌作为中国且中国南方多发的癌症,目前国内外少有MDA一7基因针对 其凋亡作用的研究。而且已有的研星空体育登录入口 星空体育在线官网究结果表明,MDA一7基因并非对所有肿瘤细胞 系都有良好的凋亡诱导作用,一些细胞系比如胰腺癌细胞和某些肺癌细胞就具有 针对MDA-7基因的抗性作用。 腺病毒载体是一种目前应用比较广泛的载体,虽然构建上相比其他病毒载体 显得复杂,但因其安全性、稳定性以及良好的细胞感染和表达效率而得到应用, 通过将目的基因片段克隆整合到重组腺病毒基因组上(如Ad—GFP,Ad—luc等), 来实现目的基因针对靶细胞靶组织的导入,以及相应蛋白的表达和作用。 本实验利用重组人5腺病毒载体(复制缺陷型)构建搭载MDA一7基因的重组 病毒Ad—mda7及空病毒Ad-GFP,用HEK 293T细胞对病毒进行生产和扩增,得到 的重组病毒经滴度测定后定量的用于人鼻咽癌细胞CNE的凋亡研究。Hoechst 33258凋亡染色结果表明:Ad—mda7处理组相比Ad—GFP和PBS处理组,CNE细胞 呈明显的凋亡染色形态。流式细胞仪PI染色检测结果表明:重组病毒Ad—mda7 相比空病毒Ad-GFP以及PBS处理组,对CNE细胞有较明显的凋亡诱导作用,可 以观察到相应的SubGl期和G2/M Block期细胞比例的累积。以上实验和结果为 今后鼻咽癌的研究治疗以及相应MDA一7基因的应用提供了实验依据。 关键词:重组腺病毒;MDA.7;鼻咽癌 中图分类号:Q255,R373
Abstract Abstract MDA-7(melanoma differentiation—associated gene-7), also known as IL・ 24(Interleukin-24),was identified and cloned by Jiang using the differentiation induction subtraction hybridization approach after treatment of the human HO一1 melanoma cell line丽m IFN-p and MEZ resulted in growth arrest and terminal differentiation.Later it was re-designated嬲Interleukin-24(IL-24)by its gene structure and function of immune molecules.Nowadays it has been demonstrated that supraphysiological level’S MDA・ 7 Can induce growth arrest and apoptosis in different kinds of transformed cells,but has no similar effect on normal cells,and also the effect of immune stimulationantiangiogenesis and improving the sensitivity of Radiotherapy and chemotherapy,etc.Significant experimental results are achieved from bonl in vivo and in vitro experiments and it has broad prospects for cancer therapy. Although nasopharyngeal carcinoma patients Can be seen in many countries and regions among the five continents,the disease incidence is very small in most parts of the world which is usually below 1/100,000 and it has Regional and ethnic differences, since it’S seen more in Asian than in Caucasian people.So although there have been much research on breast cancerliver cancerrectal canceretc,nasopharyngeal carcinoma as acommon cancer in China especially the south of Chinahasn’t been researched on the apoptosis effect of MDA・ 7.Moreover there is worthy of attention that MDA一7 gene Can not induce apoptosis in all of the transformed cells,some transformed cells such as pancreatic cancer cells and some of the lung cancer cells are resistant to the apoptosis effect of MDA-7. Adenovirus vector is now of awide range of applications,though it is more complicated to construct compared to other virus vectors,Since the adenovirus vector system has the security,stability,and efficiency of cell infection and gene expression. We Can achieve gene transferring to the target cells and tissues and correlative protein’S expression and acting by cloning the target gene onto the recombinant adenovirus genome. In this paper we use arecombinant adenovirus 5(Ad5)vector(Replication -deficient)to construct recombinant virus Ad-mda7 and empty virus Ad-GFP,using HEK 293T cells for the virus production and amplification.The titer-measured virus are used to research on the apoptosis effect of nasopharyngeal carcinoma quantitatively.The result of Hoechst 33258 staining for apoptosis and FACS analysis
前言 前言 黑色素瘤分化相关基因7(MDA.7,melanoma differentiation-associated gene-7) 是1995年由Jiang[1l等利用差减杂交法从D干扰素(IFN-p)和瑞香素(MEZ) 诱导的终端分化的人黑色素瘤细胞HO.1的细胞eDNA文库中克隆到的基因,全 长MDA.7的cDNA为1718bp,由7个外显子和6个内含子组成,主要开放阅 读框编码了一个包含206个氨基酸的23.8kDa的多肽,存在一种可以被切割并分 泌的含有49个氨基酸的信号肽。在脾、胸腺、外周血单核细胞等免疫器官中可 以检测到MDA.7/IL-24的表达,在早期黑色素肿瘤中也可以检测到MDA.7的表 达,但是在恶性黑色素瘤和其他人类肿瘤细胞中却很少能检测到它的表达。后根 据MDA.7的结构序列的同源性,染色体定位以及类细胞因子的特点,将其定义 为IL.10家族中的新的一员:白介素24(IL.24,Interleukin-24)【zJ,MDA-7/IL一24 位于人类染色体的1q32.33,这个195kb的基因组区表达包括IL.10、IL.19、IL.20 和IL.24等IL.10细胞因子家族13J。 从HO.1的差减杂交的结果中,人们发现MDA.7在细胞体外生长停滞和细 胞分化中明显上调,另一方面,随着黑色素瘤的恶性程度发展,相比于基础级的 黑色素细胞以及痣中,径向生长期(radial growthphase)和垂直生长期(vertical growth phase)的黑色素瘤衍生细胞中MDA.7的表达水平要明显降低【lJ,而在垂 直生长期晚期和转移期黑色素瘤中,mRNA水平上的MDA一7就已经基本检测不 到了【31。后来的研究结果从来源于黑色素瘤衍生组织样品的蛋白水平表达结果 上,证实了这样的论断【4,51,这样的结果都暗示了MDA.7基因的肿瘤生长抑制作 用。事实上从大量的研究中人们发现,MDA.7基因具有显著的肿瘤生长抑制和 凋亡诱导作用,而且这种凋亡诱导作用具有选择性:对相对应的正常细胞没有作 用[6】,除了直接诱导肿瘤细胞凋亡外,MDA.7还具有加强放化疗敏感性17J、抗血 管生成【8,91以及免疫调节【2,10】等作用,应用前景广泛。 MDA.7编码的24kDa蛋白氨基酸序列中包含有一个IL.10家族的特征序列 (signature motif从101aa至121aa),这是一个被其他IL.10细胞因子家族共享 的特征氨基酸序列【11.12】。同样属于IL.10家族,IL.19、IL.20和IL.24表现出受 体复合物的普遍共享,这三者都可以通过与IL.20RI/IL.20R2的结合达到信号传 递的目的,而且IL.20与IL.24又可以共享IL.22R1/IL.20R2031不过虽然共享受 体,生物活性上只有IL.24具有肿瘤特异性凋亡诱导作用,而这种作用是不依赖 于受体结合的【141。 免疫系统受到PHA、LPS、CD3抗体等刺激物的刺激,实现MDA.7蛋白的 生理水平上的表达,蛋白与IL.20受体和/或IL.22受体的结合,引发JAK/STAT
前言 途径的激活,从而对细胞生长产生影响,比如诱导细胞侵润、细胞生长和分化的 控制等等【131516】,实现MDA.7生理表达水平上的调控作用。而在非生理表达水平 上(通常指过表达水平,比如借助质粒或者腺病毒载体等),MDA.7的针对肿瘤 细胞具有凋亡诱导作用,而且这种作用不依赖于IL家族受体。目前在各种细胞 系中没有发现受体mRNA的表达量与MDA.7基因的凋亡诱导作用的相关性,认 为MDA.7在非生理表达水平下与目前未知的受体或者非受体类介导因子结合, 以产生作用。一旦MDA.7达到定位和本地化表达,可以激活凋亡前通路比如线】、内质网压力应答途径【20’21’221、MARK+PKR途径【23弘】、 GADDs[2526]途径等来最终达到肿瘤细胞的凋亡诱导效果(见图1127】)。 图1,MDA.7在癌细胞中作用的相关信号通路,摘自Lebedeva等【27l 现有实验已证明MDA.7对乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤、肺癌、恶性胶质 瘤以及直肠癌细胞等有明显的凋亡诱导作用,而对相对应的正常细胞系没有类似 作用,但针对其他一些癌症比如鼻咽癌的研究则较少:Jiang[281等用pREP4载体 搭载MDA.7基因转染鼻咽癌细胞HONE.1,发现HygR克隆与空载体转染组相比 有一定程度的减少,而后Eric[31等用实验从Ir删A水平上证实IFN.p和MEZ可
前言 以诱导HONE.1细胞产生MDA.7,但目前还没有直接的MDA一7诱导鼻咽癌细 胞凋亡的报道。 鼻咽癌病人虽然见于五大洲的许多国家和地区,但世界大部分地区发病率较 低,一般在1/10万以下。其发病率以中国的南方较高,如广东、广西、湖南等 省,特别是广东的中部和西部的肇庆、佛山和广州地区更高。肇庆的四会其发病 率男性为25.12/10万,女性为12.11/10万;中山市男性为21.73/10万,女性为 8.66/10万;香港男性为24.3/10万,女性为10.2/10万。就全国而言,鼻咽癌的 发病率由南到北逐渐降低,如最北方的发病率不高于2----3/10万。鼻咽癌有明显 种族差异,好发于黄种人(中国、印度尼西亚、马来西亚、泰国、越南、菲律宾), 白种人少见,世界上有些地区鼻咽癌的发病率与移居的种族有关,国外报告鼻咽 癌也多数病例是华侨。 针对MDA.7的癌特异性凋亡作用,目前已有I期临床实验[29-30]在几种癌细 胞治疗中(无鼻咽癌)证实:腺病毒介导的Ad-mda7(INON 241)的临床有效性以 及安全性。但也有些肿瘤细胞对MDA.7的凋亡作用有抵抗性,需要借助其他方 法才能实现凋亡诱导效果,比如胰腺癌细胞【31】和某些肺癌细胞【3引。 为了探索针对人鼻咽癌细胞CNE应用MDA.7基因抗肿瘤的可行性,本实验 利用腺病毒载体系统构建搭载MDA.7基因的复制缺陷型病毒Ad.mda7以及空病 毒Ad.GFP,用于感染CNE细胞,以探索MDA.7基因的针对鼻咽癌细胞的凋亡 诱导作用。与其他比如慢病毒载体、逆转录病毒载体等常见病毒载体相比,腺病 毒载体系统:1)病毒粒子相对稳定,基因组重排频率低;2)安全性好,未发现 与人类肿瘤发生有关;3)腺病毒基因组大(36kb),有大片段插入携带可能;4) 宿主细胞广泛,针对大多数细胞都有100%的感染效率,包括分裂和不分裂细胞。 缺点是构建和包装的过程比较复杂,给实验增加了工作量和难度。本实验所采用 的腺病毒系统属于目前比较常见的第一代(缺失了El区和E3区)重组人5腺 病毒,由穿梭质粒pAdTrackCMV,腺病毒骨架质粒AdEasy 1,以及重组优化大 肠杆菌BJ5183组成,由于腺病毒本身基因组比较大,不适合分子克隆操作,设 计的穿梭质粒pAdTrackCMV上构建有GFP荧光蛋白标记以及多克隆位点区域, 大小约lOkb,用于克隆搭载目的基因MDA.7。AdEasyl为人工修饰过的腺病毒 基因组,约33kb,上面缺失了腺病毒基因组的El区和E3区,使得所生产的腺 病毒不能在911和293以外的细胞中自我扩增,保证了实验的剂量可控性和以及 生物安全性,但是又保留了病毒高效的感染能力以及搭载基因的蛋白表达能力。 我们将MDA.7基因克隆到穿梭质粒pAdTrackCMV上,并与腺病毒骨架质粒 AdEasy l同源重组得到携带MDA.7的重组腺病毒质粒(空病毒为不携带MDA.7 基因的pAdTrackCMV与AdEasy l同源重组),转染293T细胞中对其进行生产
扩增、滴度测定,并针对人鼻咽癌细胞CNE MDA.7基因针对鼻咽癌细胞的凋亡诱导效果 SGC.7901进行了一系列感染和检测,作为参
一. 塑整塑查鎏 一—— 材料与方法 I材料 1.I菌株和质粒 1.1.1腺病毒载体系统。 购自美国Stratagcnc公司,包括: 1)穿梭质粒pAdTrackCMV Kan抗性,携带GFP标记,有多克隆位点区域和与AdEasyl的同源 点图1,pAdTrackCMV质粒图谱 2)腺病毒骨架质粒AdEasy 1Amp抗 图2,AdEasy一1质粒图谱 位点
材料和方法 3)重组优化大肠杆菌BJ5 183 Strep抗性,转化效率低但是同源重组效率高,用于pAdTrackCMV穿梭质 粒和AdEasyl腺病毒骨架质粒的同源重组,需要用电转化将两质粒转入。 1.1:.2 E.coli DH5a。由本实验室保存,用于质粒扩增和常规转化 1.1.3 pREP4质粒‘11。载有MDA一7基因,由美国哥伦比亚大学Paul B.Fisher 教授惠赠,常规培养下为Amp抗性, MDA.7片段位于KpnI-XhoI之间。 一一1.2 酶、主要试剂和仪器 图3,pREP4质粒图谱 1.2.1酶和主要购买试剂 限制性内切酶(KpnI,XhoI,PacI,PmeI)购于NEB公司: Taq DNA聚合酶以及T4 DNA连接酶购于上海Sangon公司; GenClean琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒购自上海捷瑞生物工程公司 超薄DNA凝胶回收试剂盒购于Tiangen公司; Hoechst33258凋亡染色试剂盒购于碧云天(Beyotime)公司; 细胞转染用Lipofectamine。。M2000购于Invitrogen公司;
