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目的:乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,其发病率已跃居女性恶性肿瘤第一位,为女性的“第一杀手”。随着对乳腺癌研究的逐渐深入,发现不同的乳腺癌可能有不同的基因表型,而这些基因表型往往表现在对治疗的反应有很大差异。如Her2就是乳腺癌典型的恶性基因表型之一,在乳腺癌中过度表达,与癌细胞的增殖、转移和化疗耐药呈正相关。目前针对Her2的主要方法有抗Her-2单克隆抗体、酪氨酸激酶抑制剂和反义基因技术等,但均不能阻止新的HER-2蛋白的生成,而且还有严重的毒副反应,使临床应用受到很大限制。因此,开发新的高效低毒的靶向HER-2治疗方法已成为当务之急。我们设计了以Her2-ScFv-Protamine(F5-P)作为靶向输送工具,HER-2为靶标,设计针对肿瘤恶性基因表型PLK1的特异siRNA药物的治疗方法。本研究目标:①设计并筛选出能浓缩和结合siRNA的多肽,与抗Her2-ScFv合成融合蛋白,并在昆虫细胞杆状病毒表达系统中优化表达和纯化出具有良好结合能力和靶向活性的融合蛋白。②在体外乳腺癌细胞培养中检测F5-P融合蛋白携带siRNA对Her2阳性乳腺癌细胞的导向能力、基因沉默作用和抗肿瘤效应。③通过乳腺癌细胞株裸鼠体内的种植模型检验抗Her2-ScFv与多肽融合蛋白导向RNAi的能力和基因沉默作用,并观察其抗肿瘤效应。
方法:构建用于表达F5-P融合蛋白的质粒后,通过昆虫细胞杆状病毒表达系统进行转染、表达、纯化和鉴定融合蛋白。随后用动态光散射和Gel shift assay方法评价F5-P融合蛋白与核酸物质结合的能力。在体外用流式细胞检测技术和共聚焦显微镜技术评价F5-P融合蛋白能否把荧光标记的siRNA输送到Her2阳性的乳腺癌细胞;随后在体内用小动物成像系统和肿瘤冰冻切片评价F5-P融合蛋白把荧光标记的siRNA输送到体内后在肿瘤区域的分布。用F5-P融合蛋白输送PLK1-siRNA处理Her2阳性乳腺癌细胞,并用RT-PCR、Western blot和Real time PCR评价靶基因的mRNA和蛋白的表达水平;接着用3H胸腺嘧啶核苷、MTT、球囊形成能力和多种检测凋亡的方法评价F5-P融合蛋白靶向输送siRNA治疗后对增殖的抑制和对凋亡的诱导作用。在体内通过尾静脉注射F5-P融合蛋白和PLK1-siRNA进行靶向治疗Her2阳性乳腺癌原位移植模型和转移模型,并测量和绘制肿瘤生长曲线和生存曲线、肿瘤组织切片免疫组化增殖和凋亡染色以及小动物成像系统和Real time PCR等进行疗效综合评价。
结果:⑴成功构建pACgp67B-Her2-ScFv-Protamine质粒,并经过昆虫细胞杆状病毒表达系统进行表达;检测显示在咪唑浓度为250 mM的条件下洗脱时所获得的融合蛋白纯度较高。⑵动态光散射和Gel shift assay检测显示融合蛋白能够与核酸物质结合,而且结合siRNA后颗粒大小没有明显的改变。⑶用流式细胞检测技术和共聚焦显微镜技术检测显示F5-P融合蛋白能够把FAM-siRNA输送到Her2阳性的乳腺癌细胞内。小动物成像系统和肿瘤冰冻切片也同样显示F5-P融合蛋白把FAM-siRNA输送到Her2阳性的乳腺癌肿瘤。⑷F5-P融合蛋白靶向输送PLK1-siRNA到Her2阳性乳腺癌引起PLK1在mRNA和蛋白表达水平的下降,细胞增殖和克隆形成能力明显受到抑制,而且出现明显的细胞周期阻滞和细胞凋亡。⑸经F5-P融合蛋白和siRNA进行体内靶向治疗,显示乳腺癌原位移植瘤的生长受到明显抑制,而且乳腺癌的转移明显减少和裸鼠生存期延长。
结论:①通过昆虫细胞杆状病毒表达系统进行表达,可以获得纯度较高并具有良好结合核酸物质活性的F5-P融合蛋白。②F5-P融合蛋白能靶向输送siRNA到目标细胞,并下调靶基因mRNA和蛋白的表达,从而产生抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡的效应。③F5-P融合蛋白能够靶向输送siRNA到目标肿瘤组织内,并抑制肿瘤的生长和转移。