Notch1通过lncRNA(lnc--26915)调控CD8+T细胞PD--1表达的机制研究

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背景和目的:  免疫治疗已经成为继手术、放疗、化疗之后第四大肿瘤治疗方法,主要包括肿瘤疫苗,CAR-T,TCR-T,免疫检查点抑制剂等[1]。CD8+T细胞作为主要的抗肿瘤免疫细胞,在肿瘤抗原的刺激下激活产生IFN-γ,GranzymeB,IL-2等细胞因子杀伤肿瘤细胞。但在其活化过程中可产生CTLA-4,PD-1等免疫检查点,上调的免疫检查点在与其配体结合后可明显抑制CD8+T细胞功能[2]。且肿瘤细胞分泌的TGF-β也可以显著上调PD-1的表达,引起免疫逃逸。在此研究基础上以PD-1为靶点的免疫检查点抑制剂取得了巨大的成功。然而并不是所有的病人都对该抑制剂产生有效的免疫应答。因此探索PD-1产生新的机制,抑制PD-1的表达显得尤为重要。  Notch分子是广泛存在于多种细胞表面的跨膜蛋白分子,主要存在4种类型Notch受体(Notch1-4)和5种Notch配体(Delta-like1,3,4,Jagged1和Jagged2)。其中Notch1的研究最为广泛,其配体和受体结合后可以激活胞内信号通路,胞内域剪切形成胞内段(NICD),继而NICD和RBP-JK结合形成蛋白复合体,进入胞核作为转录因子调控下游基因的表达[3,4]。Notch1在肿瘤中异常激活可促进肿瘤的发生,发展。对肿瘤的生长,代谢,周期都起到重要的调控作用。在T细胞中Notch1信号通路的研究主要集中在CD4+T细胞包括CD4+T细胞的分化,增殖等[5,6]。而在CD8+T细胞中Notch1也已有很多研究,如促进CD8+T细胞向终效应性T细胞分化,促进CD8+T细胞的功能等[7],也有研究发现Notch1促进CD8+T细胞表面PD-1的表达,但具体机制还有待进一步研究。  既往研究表明多种信号通路、转录因子以及表观修饰等机制都参与了PD-1的形成过程[8,9]。长链非编码RNA是一类长度为大于200bp的调节性RNA,虽然不具有编码蛋白质的能力,但其在表观遗传、转录及转录后调控等多个层面对基因的表达进行调控,如X染色体沉默[10]、基因组印记以及染色体修饰[11]、转录激活、转录干扰、核内运输.通过转录或转录后修饰参与了多种免疫细胞的生物进程[12,13],包括CD4+T细胞的分化[14],DCs的成熟[15],巨噬细胞的极化[16].等细胞的生长、增殖、分化以及凋亡等各种生理活动[17,18],与人类疾病的发生发展及诊断治疗都有着密切联系。miRNA也是一类内源单链调节性RNA,约18-24个核酸长度。主要通过和靶基因的3UTR区结合来降解靶基因的表达。预计约90%的mRNA都受到miRNA的调控[19]。研究发现miRNA也参与了CD8+T细胞的分化,如miR-17-92通过作用于PTEN来调节PT3K-Akt-mTOR信号通路,从而介导效应和记忆性CD8+T细胞的分化发育[20]。miR-28通过分别结合到PD-1,TIM-3和BTLA的3UTR区域来下调该免疫抑制性分子的表达。进而逆转T细胞的耗竭过程[21]。非编码RNA在T细胞的各种生物进程中都起到了重要的调控作用,但是长链非编码RNA对CD8+T细胞表面PD-1的表达是否有调控作用尚无研究报道。因此,本课题旨在研究长链非编码RNA对CD8+T细胞表面PD-1表达的调控作用,探讨PD-1表达的新机制,为免疫检查点治疗提供新的理论依据。  方法:  血站收取健康志愿者外周血白膜层,密度梯度离心法分离健康人外周血单个核细胞(PBMC),免疫磁珠细胞分选法获取CD8+T细胞,利用CD3/CD28活化微珠激活CD8+T细胞,72小时后采用流式术检测PD-1的表达,并分选PD-1高表和低表两群CD8+T细胞,后提取RNA进行lncRNA和mRNA测序分析。在高表和低表两群中选取差异较大的差异基因利用RT-PCR进行验证,最终确定可能调控PD-1表达的lnc-26915,荧光原位杂交检测lnc-26915在CD8+T细胞中的亚定位,敲除lnc-26915后RT-PCR和流式细胞术检测PD-1的表达,构建过表达PD-L1的A549细胞系,和CD8+T细胞共孵育,流式细胞术检测CD8+T细胞功能性细胞因子,CD8+T细胞转染miRNA的mimics后,RT-PCR检测lnc-26915的表达,RT-PCR和流式细胞术检测PD-1的表达,流式细胞术分选活化后PD-1高表和PD-1低表的两群细胞,western检测Notch1信号通路的表达情况,双荧光素酶报告实验用于检测lnc-26915与PD-1竞争性结合miRNA,Chip实验用于研究Notch1信号通路对PD-1和lnc-26915的直接调控作用。  结果:  1.RT-PCR结果显示,在高表PD-1的CD8+T细胞中lnc-26915的表达较高,且随活化时间的不同和PD-1表达变化呈正相关。  2.FISH实验结果表明,lnc-26915主要位于胞质中,提示lnc-26915可能通过和miRNA相互作用来调控PD-1的表达。  3.转染si-lnc-26915和miR-3619-5pmimics结果表明,敲低lnc-26915和过表达miR-3619-5p均可以降低PD-1的表达。  4.流式分析结果表明,敲低lnc-26915和过表达miR-3619-5p后PD-1表达降低,且和过表达PD-L1的293T细胞共孵育后,CD8+T细胞的功能性细胞因子表达降低。  5.双荧光实验表明,miR-3619-5p可与lnc-26915和PD-1的3UTR区结合,降低lnc-26915和PD-1的表达。  6.Wester实验表明,在PD-1高表的CD8+T细胞中Notch1表达较高。  7.RT-PCT结果表明,抑制剂抑制Notch1信号通路后lnc-26915和PDCD1的表达均下降。  8.Chip实验表明,Notch1不能直接通过和PD-1的启动子区结合来促进PD-1的转录,Notch1可通过和lnc-26915的启动子区结合来促进其转录。  结论:  1.在CD8+T细胞活化过程中,lnc-26915可以通过竞争性结合miR-3619-5p来促进PD-1的表达。  2.在CD8+T细胞中,miR-3619-5p可以通过靶向结合lnc-26915和PDCD1来抑制二者的表达。  3.Notch1可以通过和lnc-26915的启动子结合区来促进lnc-26915的转录。
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