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鼻咽癌是我国常见的恶性肿瘤之一,尤其在广东及其周边地区。近年来治愈率虽有所提高,但国内5年生存率仍在50%~55%之间。随着病毒分子生物学迅速发展,肿瘤的病毒治疗正逐步从实验室进入临床。但其进展缓慢,主要原因是传统的病毒治疗缺乏肿瘤细胞靶向性,无法进一步提高其肿瘤杀伤能力。直到上个世纪下叶,分子生物学取得突破性进展,人们对病毒的基因结构和功能有了更深的认识,能够通过基因工程技术对病毒进行人工改造,出现了肿瘤特异性增殖型病毒(Tumor-specificreplication-competentviruses),这种状况才有所改变。这种病毒的特点是靶向性作用于肿瘤细胞,对正常细胞几乎没有影响。与传统治疗方法机制完全不同,病毒在肿瘤细胞内大量增殖,溶解肿瘤细胞后,释放出的子病毒能够进一步杀伤周围的肿瘤细胞,不断重复此过程,理论上直到肿瘤细胞全部被杀灭。这种治疗肿瘤的方法,一般不引起严重的毒副作用,无限毒剂量。代表此类病毒的是美国ONYX药物公司研制的增殖型腺病毒ONYX-015。虽然它的出现曾给肿瘤的治疗带了希望,然而其单独使用时的疗效很小,有效率仅为15%。须联合毒副作用很大的放化疗措施,才能较为有效地杀伤肿瘤,有效率为63%。
基因治疗成为当前肿瘤治疗的一个热点。由于目前所采用的病毒载体靶向性不佳,转染效率不高,基因导人体内后表达水平不理想以及安全性差,在很大程度上制约了肿瘤的基因治疗。
肿瘤靶向性基因-病毒疗法的出现,为肿瘤的治疗带了新的希望。将治疗基因插入到利用肿瘤特异性增殖型腺病毒基因组中,以其作为输送载体,治疗基因将会随着病毒在肿瘤细胞内大量增殖而高水平表达,发挥病毒溶瘤及基因治疗的双重抗肿瘤作用,从而进一步克服各自的不足。
在人类肿瘤中,有60%以上的肿瘤发生与p53基因的突变或其蛋白功能失活有关,且其突变频率很高。因此,将野生型p53基因导入肿瘤细胞,以纠正其异常功能,发挥抗肿瘤作用。
为实现靶向性杀伤肿瘤细胞,本课题采用了人端粒酶逆转录酶(hTERT)启动子及缺氧反应元件(HRE)启动子调控的腺病毒转移载体SG502-△CR2,将携带p53基因的表达盒克隆入其中,与骨架质粒pPE3共转染293细胞,经同源重组获得了双靶向增殖型腺病毒SG502-p53。
通过细胞实验,证实了此病毒对鼻咽癌细胞具有高度的选择性及很强的杀伤能力,为鼻咽癌的体内治疗提供了一种新的生物学手段及实验依据。目的:构建携带p53基因的腺病毒转移载体SG502-△CR2-ins-p53,与腺病毒骨架质粒pPE3在293细胞中通过同源重组,获得具有表达p53基因能力的双靶向增殖型腺病毒SG502-p53;探讨此病毒对鼻咽癌细胞的杀伤效应,为鼻咽癌的体内生物治疗提供一种新的手段及实验依据。
方法与结果:
1、携带p53基因的腺病毒转移载体SG502-△CR2-ins-p53的构建,病毒的包装及其大量制备
由NCBI核酸数据库,搜索出人全长p53基因序列,大小为1182bp,合成该基因。PCR体外扩增,电泳,以试剂盒回收约为1.2kb大小的DNA片段.经EcoRⅠ与XbaⅠ酶切,过柱纯化后,插入到pUC19/EcoRⅠ+XbaⅠ,得到pUC19-p53,经测序,p53基因序列正确。又以EcoRⅠ和XbaⅠ酶切pUC19-p53,EcoRⅠ和NheⅠ酶切pClon16,两者酶切产物相连接,得到pClon16-p53。AgeⅠ和SpeⅠ切开pClon16-p53,与AgeⅠ和XbaⅠ酶切pClon9-ins得到的ins片段相连,获得pClon16-ins-p53。再以AgeⅠ和NotⅠ及ScaⅠ切该载体,回收大小为2449bpDNA片段。此片段即为携带p53基因的表达框,由ins,mCMVpromoter,p53gene和SV40poly-A组成。然后将此表达框插入经AgeⅠ和NotⅠ酶切后的SG502-△CR2载体中,得到转移载体SG502-△CR2-ins-p53。
将转移载体SG502-△CR2-ins-p53与腺病毒骨架载体pPE3共转染至293细胞内,携带p53基因的表达框经同源重组后,插入到腺病毒基因组的E1区。转染后第10天出现病毒空斑,显微镜下吸取空斑,经过三次病毒空斑纯化后,小量扩增,吸取上清,抽提病毒DNA。以p53基因上下游引物,进行PCR鉴定,重组正确的病毒再次感染293细胞,Elisa试剂盒检测其表达后,病毒被命名为SG502-p53。
腺病毒SG502-p53在293细胞中大量扩增后,收集病变的293细胞。以氯化铯梯度离心法纯化病毒,TCID50法测定其滴度为3.15×1010pfu/ml。
2、双靶向增殖腺病毒SG502-p53表达p53的检测
重组腺病毒SG502-p53分别感染CNE-1,CNE-2,CNE-3及HKM-1后,WesternBlot检测腺病毒SG502-p53在鼻咽癌细胞株中p53蛋白的表达;Elisa检测感染此病毒的CNE-1细胞中表达的p53蛋白。结果显示SG502-p53在鼻咽癌细胞株中均能大量表达wt-p53蛋白。
3、双靶向增殖型腺病毒SG502-p53杀伤鼻咽癌细胞株体外实验
3.1病毒增殖实验
重组腺病毒SG502-p53以MOI值为5感染人正常肝细胞株与上述四种鼻咽癌细胞株后,TCID50法测定0h、48h和96h三个时段病毒滴度,以了解病毒在上述细胞株中的增殖情况。实验数据表明SG502-p53在鼻咽癌细胞株中能随时间段的增加而大量复制增殖,但在正常肝细胞中的增殖力远远弱于鼻咽癌细胞中的。因此,SG502-p53对鼻咽癌细胞具有高度的靶向增殖能力。
3.2细胞活力实验(MTT):
重组腺病毒SG502-p53以不同的MOI值感染上述四种鼻咽癌细胞株,7天后加入MTT,测定其吸收值,绘制MTT曲线图。数据显示SG502-p53能在很小的MOI值下杀伤鼻咽癌细胞。以CNE-2及CNE-3对此病毒最为敏感,其半杀伤剂量(IC50)分别为0.22±0.02及0.31±0.03。
3.3细胞病理效应(CPE)实验:
腺病毒SG502-p53以不同的MOI值感染上述四种鼻咽癌细胞株,7天后固定,染色。结果直观地显示此病毒对鼻咽癌细胞株均有很强的杀伤能力。其中以CNE-2最为明显,在MOI值仅为0.5时即可杀灭全部的CNE-2细胞。
实验结论:
本实验成功地构建了携带p53基因的增殖型腺病毒穿梭质粒SG502-△CR2-ins-p53;通过同源重组成功地获得具有高效表达p53基因能力的双靶向增殖型腺病毒载体SG502-p53;体外实验表明重组腺病毒SG502-p53能够选择性地在鼻咽癌细胞中高效增殖、杀伤鼻咽癌细胞。
因此,SG502-p53是一种集特异、高效、安全于一体的溶瘤性病毒,为进一步鼻咽癌的体内生物治疗提供了一种新的手段及实验依据。