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恶性肿瘤严重威胁着人类的健康,在各种疾病所致的死亡中,恶性肿瘤现已成为主要病因。以免疫治疗为基础发展而来的生物治疗日益受到重视,显示出良好的应用前景,为肿瘤治疗带来了新的希望。
理想的肿瘤免疫治疗策略是激发机体T细胞为基础针对各种肿瘤排斥抗原的细胞免疫应答。近来研究发现Exosomes具有较好的抗肿瘤作用,是一种新型疫苗。Exosomes是小的膜性囊泡,可由许多细胞分泌,如树突状细胞、肿瘤细胞等。目前研究认为:肿瘤细胞来源的Exosomes(Tumor-derived exosomes,TEXs)能诱导强大的抗肿瘤免疫反应,产生有效的免疫保护性和治疗性效应,并且这种抗瘤效应能跨越组织和MHC限制性。另外,由于肿瘤细胞来源的Exosomes含有许多肿瘤细胞所共有的共同抗原,是一种具有广泛应用价值的新型肿瘤疫苗。同时Exosomes具有非细胞结构、未经基因的修饰、对机体潜在危害作用小、制备简单易行等优点,因而有理由相信,肿瘤细胞来源的Exosomes代表了一种天然的、全新的肿瘤疫苗,将成为研究新型肿瘤生物治疗制剂和肿瘤疫苗的新方向。
舌癌是最常见的口腔恶性肿瘤,生存率较低。与其他恶性肿瘤一样,舌癌患者也大都存在局部免疫缺陷的问题,因此我们设想从免疫学角度去研究治疗舌癌的有效方法。我们大胆设想,舌癌细胞也会分泌exosomes,而且也同样具有抗肿瘤活性,那么我们就可以利用exosomes来治疗舌癌,为舌癌乃至其他口腔恶性肿瘤的治疗开辟新途径。本研究从舌癌细胞系Tca8113培养上清中分离、提纯及鉴定exosomes,并初步探讨其抗肿瘤作用及相关机制,为进一步深入研究其抗肿瘤作用乃至临床运用奠定基础。研究目的首先研究舌癌Tca8113能否分泌exosomes,若能分泌,则进一步研究影响exosomes产生的可能因素,并初步观察其是否具有抗肿瘤效应,探讨其抗肿瘤的可能机制。
第一部分 Tca8113来源exosomes的分离、纯化及鉴定
1 方法:
1.1 Tca8113来源exosomes的分离、纯化:收集Tca8113细胞培养上清500ml,通过连续离心及超滤法分离,纯化出exosomes。
1.2 exosomes的鉴定:通过透射电镜、考马斯亮蓝(Commassie Blue)染色、蛋白印记(Western blot)等证明所获得物为exosomes。
2 结果:
1.1 Tca8113来源exosomes的分离、纯化:通过一系列的超滤、离心,最终分离、纯化出exosomes。一般而言,从500ml Tca8113培养上清(约5×10<8>个细胞)纯化到约100μg的exosomes。
2.2 exosomes的鉴定:透射电镜及western blot表明,所获得物即为exosomes。
3 结论:
3.1 Tca8113能分泌exosomes。
3.2 Tca8113来源exosomes含有HSC70、TSG 101、MAGE、MHC class Ⅰ等蛋白。
第二部分 exosomes诱导CTL体外抗肿瘤效应研究
1 方法:
1.1 DC细胞及外周T淋巴细胞分离培养:取外周静脉血,密度梯度离心法分离单核细胞,利用细胞因子GM-CSF和IL-4联合培养的方式,诱导单核细胞分化为不成熟的DC。
1.2 DC的致敏:在DC培养液中分别加入exosomes,不成熟的DC摄取抗原后,成为成熟的DC。
1.3 特异性CTL的产生:从外周静脉血中获得T淋巴细胞,加细胞因子IL-2培养使之增殖,并与致敏的DC混合培养,使T淋巴细胞活化为CTL细胞。
1.4 乳酸脱氢酶法测细胞杀伤效应:分3组:其中T1为未用肿瘤抗原负载DC诱导的CTL;T2:负载exosomes的DC诱导CTL;T3:单纯培养的T细胞组。以上述三组T细胞为效应细胞,Tca8113细胞为靶细胞。按照乳酸脱氢酶试剂盒说明书,检测负载exosomes的DC活化的CTL的对Tca8113的杀伤效果。
1.5 ANNEXIN V和PI检测:将负载exosomes的DC诱导CTL与Tca8113细胞(约1×10<6>个)以20:1加入24孔板共培养,约培养8h。并以约等量的。Tca8113细胞为阴性对照组。在上述两组细胞加入ANNEXIN V和PI,然后用流式细胞仪检测。
2 结果:
2.1 培养24h后出现少量悬浮细胞,但大部分细胞仍然贴壁生长:培养48h后,细胞出现不规则形态,同时悬浮细胞增多:培养3d后细胞表面伸出毛刺样突起,且数目明显增多,体积增大,呈集落样生长:培养7d后,集落分散,细胞大部分呈悬浮生长,分布较均匀,具有典型的树突状突起。DC的表型检测,CD1a的阳性表达率为5.53﹪,HLA-DR的表达率为21.56﹪,其表面共刺激分子表达率为CD801.12﹪,CD86的表达率为56.79﹪,此时的DC处于非成熟状态。负载抗原后检测DC的表型,DC高表达抗原呈递分子和共刺激分子,说明经exosomes冲击后,可以生成成熟DC。
2.2 Tca-8113细胞与负载exosomes的DC诱导的CTL混合共培养12h后,可以观察到T细胞有围绕癌细胞生长的趋势,癌细胞内颗粒增多。
2.3 乳酸脱氢酶法测细胞杀伤效应实验结果:①效靶比为10:1时,负载exosomes的DC诱导的CTL、未用exosomes负载的DC诱导的CTL及加IL-2培养的T细胞对。Tca-8113细胞的杀伤率,分别为(40.18±4.36)﹪、(12.46±1.75)﹪和(8.56±1.54)﹪;效靶比为20:1时,上述三组分别为:(50.27±4.58)﹪、(13.53±2.01)﹪和(10.22±1.86)﹪;效靶比为40:1时,上述三组分别为:(65.04±4.70)﹪、(14.32±2.21)﹪和(11.34±2.01)﹪。②负载exosome的DC诱导的CTL与未用exosomes负载DC诱导的CTL及加IL-2培养的T细胞的杀伤率相比较,差异显著(P<0.01,表1)。提示负载exosomes的DC诱导的CTL对Tca-8113细胞有明显的杀伤活性。
2.4 ANNEXIN V和PI检测结果:阴性对照组(单纯Tca8113细胞组):AnnexinV=7.4﹪,PI=4.2﹪;实验组(负载exosomes的DC诱导CTL+Tca8113细胞组):Annexin V=43.8﹪,PI=12.8﹪。表明负载exosomes的DC诱导CTL对肿瘤细胞有一定的杀伤力,且其杀伤原理,既有细胞膜破裂死亡,又有通过诱导细胞凋亡的方式杀伤细胞,而且后者是主要的方式。
3 结论:
3.1 从人外周静脉血分离单核细胞,经细胞因子GM-CSF和IL-4联合培养后,可分化为不成熟的DC,DC在负载exosome后可成熟,成熟的DC可使CD3<+>CD8<+>阳性(CTL)的百分比提高。
3.2 肿瘤细胞培养上清液中分离出的exosomes,负载到DC上后,可以活化T细胞,使之成为抗原特异性的CTL,并具有特异性的杀伤肿瘤细胞的功能,说明exosome中含有肿瘤特异性抗原,为口腔肿瘤的免疫治疗开拓了新的途径。