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HLA(human leukocyte antigen)基因控制着T细胞及NK细胞介导的免疫应答中心分子的表达,肿瘤细胞常常通过不同程度下调或缺失各种HLA I类分子表达得以逃避机体免疫监视。但是基于各种原因,胃癌中HLA I类分子表达下调的机制需要进一步深入研究阐明。
本实验室前期对185例石蜡组织切片和50例冰冻切片免疫组织化学染色,证实胃癌中存在着高频率的HLA I类分子的下调和丢失,在转移癌中比原发癌更明显,尤以HLA-B/C位点显著(P<0.05rs=0.8236)。本研究将深入探讨胃癌中HLA I类及相关分子表达异常的分子机制,并着重从表遗传层次检测胃癌中HLA I类基因启动子区域DNA甲基化状态,分析甲基化与HLA I类分子下调的相关性,为临床开展胃癌免疫治疗提供实验依据。
研究结果表明:
1、半定量RT-PCR及Western blot检测20例胃癌新鲜组织标本结果进一步证实胃癌中HLA I类及相关分子下调趋势,HLA I类分子的异常表达在转录水平和蛋白水平上存在一致性。
2、选用正常胃黏膜上皮细胞系GES-1为对照,对6株胃癌细胞系BGC-823、MCG-803、SGC-7901、AGS、MKN28、MKN45细胞表面HLA I类复合物表达检测,结果与胃癌组织免疫组化结果一致:胃癌细胞系中HLA I类复合物普遍表达下调。半定量RT-PCR检测所有细胞系中参与HLA I类抗原加工递呈过程分子的表达:BGC-823和MKN28细胞HLA-A分子低表达;MKN28细胞中存在蛋白酶体亚单位LMP2表达减少,LMP7表达缺失;AGS细胞中HLA-C分子低表达。进一步研究发现AGS属于IFN-γ不反应型HLA-C分子下调,可能存在信号通路分子的异常;MKN28中LMP7分子的表达下调可能是其HLA I类复合物下调的主要原因。
3、应用甲基化特异性PCR(methylation specific PCR,MSP)检测57例胃癌组织及其相应癌旁组织中HLA I类各重链基因启动子区域甲基化状态。发现胃癌组织中HLA-A、HLA-B和HLA-C的甲基化率分别为61.16%、45.61%和47.37%,与对应癌旁组织有显著差异(p<0.01)。统计发现53.19%的HLA I类复合体下调的样本中,至少会有一个HLA I类重链基因发生高甲基化(p<0.01)。说明胃癌组织中HLA I类各重链分子表达下调与DNA高甲基化存在相关性。由于样本数局限,临床资料分析未发现HLA I类基因启动子区域高甲基化与患者临床病理特征关联。
4、以正常胃黏膜上皮细胞细胞系GES-1为对照,选用HLA I类分子低表达代表性胃癌细胞系AGS、BGC-823、MKN28为研究对象,利用MSP检测HLA-A基因启动子为完全甲基化状态。用甲基化酶抑制剂5-杂氮胞苷对BGC-823进行去甲基化药物处理后,流式细胞术检测到BGC-823细胞表面的HLA I类复合体和HLA-A分子表达增加:荧光定量PCR和Western blot也能检测到细胞系中HLA-A分子的表达上调;HLA-A基因启动子区域部分去甲基化。以上结果提示HLA I类重链基因启动子区域DNA异常甲基化参与调控各重链分子的表达,并影响到细胞表面HLA I类复合体的表达,HLA I类重链基因区域的DNA高甲基化可能是调控胃癌组织HLA I类分子表达下调的重要机制之一。
5、应用免疫磁珠分选方法,以肿瘤干细胞标志物CD133分子为筛选目标,从BGC-823细胞系中分离带CD133标志的肿瘤干细胞样细胞群。与未分选细胞相比,运用流式细胞术、半定量RT-PCR以及Western blot等检测CD133阳性细胞群和CD133阴性细胞群中HLA I类抗原及其加工分子的表达,发现除β2m和HLA-C表达没有差异外,CD133阳性细胞群中多个HLA I类及其相关分子转录水平表达低于CD133阴性群和未分选细胞群;CD133阳性细胞群细胞表面的HLA I类复合物以及HLA-A表达低于其他两群细胞。
以上研究结果提示HLA I类基因启动子区域高甲基化是引起胃癌中HLA I类分子表达下调的重要分子机制之一。此外,胃癌中极少数亚群细胞(肿瘤干细胞)中HLA I类各分子的低表达可能是胃癌中HLA I类分子低表达的根源。