抗Pd-L1嵌合抗原受体T细胞的构建及活性检测

来源 :第二军医大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoyoutiaosc
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肿瘤是影响人类健康最重要的疾病之一,据统计,全球每年因癌症死亡的人数高达800万,而每年新增的肿瘤患者更是达1300-1400万。肿瘤的治疗也从单一的方案变为多方式的综合治疗,包括传统的手术切除,放化疗,以及内分泌治疗和新兴的免疫治疗等。然而,癌症的发生是一个多种因素参与的多阶段的复杂的病理过程,因此,癌症的治疗也是复杂的。目前,针对肿瘤的治疗手段都存在着一定的局限性,因此常常选用多种方案联合治疗,然而,目前尚未完成彻底治愈肿瘤的目标。1985年NIH,将肿瘤的生物治疗(小分子靶向治疗、细胞因子治疗、单克隆抗体等)列为继手术、化疗、放疗后的第四种治疗方法,彰显了肿瘤生物治疗的重要地位。近年来,研究人员一直致力于研发新免疫疗法,肿瘤的免疫治疗也取得了重大进展,包括过继T细胞疗法、免疫检验点的单克隆抗体、肿瘤疫苗等。理论而言,肿瘤生物治疗有许多传统疗法无可比拟的优势,如副作用小、疗效好、更具有个性化等。但是,同样存在成本高、研发难度大等局限。  程序性死亡因子-1(programmeddeath-1,PD-1)即CD279为Ⅰ型跨膜蛋白,隶属于免疫球蛋白超家族,其相对分子量约为55000KD。它主要在多种活化的免疫细胞表面上表达如:T细胞、B细胞、树突状细胞以及NK细胞等。PD-1有两个配体分别为程序性死亡配体-1(programmeddeathligand-1,PD-L1)即B7-H1或CD274和程序性死亡配体-2(programmeddeathligand-2,PD-L2)即B7-DC,这两个配体都属于B7家族。编码PD-L1的基因位于第9号染色体,其编码的产物为含有290个氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白。正常情况下组织中几乎不表达PD-L1,但活化T细胞,B细胞、DC和巨噬细胞表达PD-L1等,同时心脏内皮、胰岛等细胞也少量表达PD-L1。正常情况下,PD-L1能与PD-1结合,后者是一种负性T细胞共刺激分子,两者结合后能减少免疫反应对正常组织的损伤,从而实现免疫系统的稳态。近年来研究结果显示,PD-L1在胃癌、乳腺癌、黑色素瘤和肺癌等多种肿瘤中过表达。高表达的PD-L1能与PD-1结合,抑制了肿瘤微环境中T细胞的活化和抗肿瘤免疫反应,进而使得肿瘤细胞可以免受免疫系统的杀伤,实现免疫逃逸。由此可见,PD-1/PD-L1信号通路的阻断,可以恢复T细胞的生物学活性,重新恢复机体的抗肿瘤免疫反应。  近年来过继性免疫效应细胞治疗迅速发展,一度引起医学界的热议,而嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor Tcells,CAR-T)更是成为该领域的新星。CAR-T是利用基因工程技术,将特定的肿瘤抗原的单克隆抗体的单链可变区的基因与T细胞信号转导区的基因连接起来,组成一段融合基因后,通过病毒载体或转座子系统转导到T细胞内。在体外用细胞因子等方式刺激活化增殖后,再输回入病人体内,进一步发挥抗肿瘤作用。其中单链抗体是CAR结构中的关键部位,它负责识别肿瘤特异性的抗原,也就是所谓的靶点,如CD19,HER2,EGFR等,它能通过MHC非限制性方式激活T细胞,即它不需要像TCR一样只能识别抗原提呈细胞加工提呈的抗原多肽。因此CAR具有很强的理论优势:一方面,CAR仍可以识别那些MHC下调或丢失的肿瘤细胞,使处于无能状态的T细胞重新识别并杀伤肿瘤细胞;另一方面,CAR胞内区含有免疫受体酪氨酸活化基序(immuno receptor tyrosine-basedactivationmotifs,ITAM)如CD3ξ、FcεRIγ并含有共刺激信号,这可以使CAR-T细胞长时间存活。目前,该疗法已在白血病、淋巴瘤等血液系统疾病中取得了重大成果,其在多种其他实体肿瘤中也效果显著,有着广泛的应用前景。  本文首次将PD-L1作为肿瘤相关抗原构建CAR-T。本实验分为两部分:第一部分,合成抗PD-L1单链抗体的基因序列,并亚克隆至pcDNA3.1(+)真核表达载体中;酶切鉴定其准确性后用脂质体转染法将其转染到COS-7细胞中,收集分泌到细胞上清中的抗PD-L1单链抗体,浓缩后经SDS-PAGE电泳鉴定,并用细胞ELISA检测其活性。第二部分,合成抗PD-L1-CD28-CD3ξ融合基因的序列,通过酶切载体将目的基因与慢病毒载体连接,经DNA酶切鉴定后,将含目的基因的病毒载体同包装质粒一起转染于293T细胞中,用流式细胞仪检测是否包装成功,收集大量的病毒颗粒并进行浓缩,并感染CD3T细胞,用流式细胞术验证CAR-T的构建,并用IFN-γ酶联免疫法检测CAR-T的活性。  第一部分 抗PD-L1scFv基因的合成、表达及活性检测  目的:合成和表达抗PD-L1的单链抗体,及其亲和活性的检测。方法:合成抗PD-L1单链抗体的基因序列,并亚克隆至pcDNA3.1(+)真核表达载体中;酶切鉴定其准确性后用脂质体转染法将其转染到COS-7细胞中,收集分泌到细胞上清中的抗PD-L1单链抗体,浓缩后经SDS-PAGE电泳鉴定,并用细胞ELISA检测其活性。结果:测序及酶切结果显示抗PD-L1表达载体构建准确,SDS-PAGE电泳结果显示在55KD处有一条带,与预期一致。ELISA结果表明抗PD-L1 scFV能与PD-L1+的肺癌株5853细胞结合,但抗PD-L1 scFV不能与PD-L1阴性表达的肺癌A549细胞株结合。结论:成功表达了抗PD-L1 scFV,且其具有能与PD-L1+细胞特异性结合的生物学活性。  第二部分 抗PD-L1-CD28-CD3ξ的CAR-T的构建及活性检测  目的:构建抗PD-L1-CD28-CD3ξCAR-T并检测其活性。方法:设计抗PD-L1-CD28-CD3ξ融合基因的序列,通过酶切载体将目的基因与慢病毒载体连接,酶切鉴定其准确性后将病毒载体同包装质粒一起转染于293T细胞中,将收集并浓缩的病毒颗粒,感染CD3T细胞,用流式细胞术验证CAR-T的构建。用IFN-γ酶联免疫法检测CAR-T的活性;结果:测序及酶切结果显示抗PD-L1-CD28-CD3ξ表达载体构建准确,FCM检测到目的蛋白在CD3T细胞中表达。抗PD-L1CAR-T与PD-L1+5853细胞作用后释放的IFN-γ的含量明显高于PD-L1-A549细胞,p<0.05。结论:成功构建了抗PD-L1-CD28-CD3ξCAR-T,且其能特异性识别PD-L1阳性细胞。
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