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4-1BBL胞外区蛋白增强DC介导的CTL对肝癌细胞的杀伤作用

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第14卷1期2008年3月

天津医科大学学报

JOURNALOFTIANJINMEDICALUNIVERSITY

Vol.14,No.1Mar.2008

4-1BBL胞外区蛋白增强DC介导的CTL

对肝癌细胞的杀伤作用

吴尘轩1,郭红星2,杜智1,3

(1.天津医科大学第三中心临床学院,天津300170;2.中国医学科学院血液学研究所;

3.天津市人工细胞重点实验室)

[摘要]目的:探讨致敏树突状细胞(DC)诱导的细胞毒T淋巴细胞(CTL)在4-1BBL胞外区蛋白(ex4-1BBL)辅助下对于肝癌细胞杀伤的增强作用。方法:ELISA法检测ex4-1BBL对CTL分泌IL-2和IFNγ水平的促进作用;非放射性

LDH试剂盒检测不同时间点对淋巴细胞存活的影响;应用致敏DC诱导CTL细胞毒试验,观察联合应用ex4-1BBL后CTL对肝癌细胞杀伤效应。结果:ex4-1BBL可使CTL分泌IL-2和IFNγ显著增加(P<0.01),但对于未激活的原始淋

巴细胞无明显刺激作用;ex4-1BBL可降低培养基上清中淋巴细胞释放的乳酸脱氢酶(LDH)的含量,改进淋巴细胞的存活状态;致敏的脐血来源DC能够在体外诱导CTL特异性地杀伤肝癌细胞,经ex4-1BBL作用后CTL的杀伤作用显著增强。联合应用致敏DC和ex4-1BBL的实验组,在效靶比20∶1时的杀伤百分率为(52.16±1.84)%,而对照组没有联合ex4-1BBL,在同样的效靶比其杀伤百分率为(43.5±1.5)%。结论:ex4-1BBL可使DC诱导的CTL对肝癌细胞杀伤效应增加,这一结果与ex4-1BBL通过共刺激信号通路促进CTL增殖,增加细胞因子分泌,维持杀伤活性有关。[关键词]4-1BBL;癌,肝细胞;树突细胞;细胞毒T淋巴细胞[中图分类号]R735.7;R73-36+2

[文献标识码]A

[文章编号]1006-8147(2008)01-0018-04

Extracellulardomainofhuman4-1BBLenhancethelysisof

hepatocarcinomacellsmediatedbyDC-inducedCTL

WUChen-xuan1,GUOHong-xing2,DUZhi1,3

(1.TheAffiliatedThirdCenterHospital,TianjinMedicalUniversity,Tianjin300170,China;2.InstituteofHematology,

ChineseAcademyofMedicalScience;3.KeyLaboratoryofArtificialCellsofTianjin)

ABSTRACTObjective:Tostudywhetherexcellularproteinof4-1BBL(ex4-1BBL)couldenhancetheDC-mediatedspecificCTLlysisofhumanhepatocarcinomacelllineSMMC-7721.Methods:DCswerederivedfromhumancordbloodandweresensitizedwithlysateantigenofSMMC-7721orunsensitized.Theautologouslymphocyteswereco-culturedwithunsensitizedDCsandsensitizedDCsrespectivelyatthera-tioof20∶1withorwithoutthepresenceofex4-1BBL.ELISAwasusedtomeasurethesecretionofIL-2andIFNγbylymphocytesintheculturesupernatant.Theeffectofex4-1BBLregulatingtheproliferationoflymphocyteswasmeasuredbyanon-radioactivedLDHassaykit.Incytotoxicityassay,lymphocytes,theef-fectorcells,wereprimedbyunsensitizedDCsandsensitizedDCswithorwithoutex4-1BBL.Thesuscepti-bilityofthehepatocarcinomacelltoCTLlysisunderthecostimulationofex4-1BBLwasinvestigatedbynon-radioactivatedcytotoxicitytest.Results:Ex4-1BBLincreasedthelevelsofIL-2andIFNγsecretedbyCTLwithadramaticup-goingatthetimeof48hand72hduringcultivationandcouldsignificantlyde-creasetheLDHinthesupernatant,benefitingthestatusofviablecells.Vaccineofcordbloodderived-DCs

基金项目:天津市科委人工细胞重点实验室建设基金资助项目(05SYSYJC02600);天津市科委攻关项目(05YFSZSF02500)

作者简介:吴尘轩(1968-),女,副主任医师,博士在读,研究方向:肝癌综合治疗与肿瘤免疫;杜智(1953-),男,教授,主任医师,博士生导师,研究方向:肝胆胰脾疾病,人工肝。

第1期吴尘轩,等.4-1BBL胞外区蛋白增强DC介导的CTL对肝癌细胞的杀伤作用

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hadaninhibitoryactivityongrowthofSMMC-7721withakillingrateof(43.5±1.50)%.Theefficacycouldbeimprovedsignificantlybyex4-1BBLandthekillingratewas(52.16±1.84)%.Conclusion:Ex4-1BBLcouldimprovethecytotoxiceffectsontumorcellsinvitroandthemechanismisassociatedwiththeen-hancedproliferation,up-regulatedcytokinesecretionandimprovedactivationofCTL.KEYWORDS4-1BBL;Carcinoma,Hepatocellular;Dendriticcell;CytotoxicTcell

设法增强树突状细胞(dendriticcell,DC)诱导的细胞毒T淋巴细胞(cytotoxicTlymphocyte,CTL)的特异性抗肿瘤效果,是当前肿瘤免疫治疗的重要策略之一。共刺激分子4-1BBL/4-1BB可以延伸TCR信号的作用时间,降低对TCR信号的应答域值,因此可以考虑通过这种机制来改变非最佳状态的免疫反应[1]。如果使得肿瘤杀伤过程中的主要参与者效应细胞CTL活性增强,就有可能改善杀伤效果。原核表达的可溶性4-1BBL胞外区蛋白(extracellulardo-

两组,一组条件不变继续培养48h,得到未致敏DC;另一组加入人肝癌细胞株SMMC-7721冻融抗原

150μg/ml,继续培养48h后获得致敏DC。1.2.1.2

自体淋巴细胞增殖反应:淋巴细胞来源于

脐血中非贴壁单个核细胞,将脐血来源的DC与淋巴细胞按1∶20比例加入96孔板,分为4组,每组设

3复孔。A组:未致敏DC加淋巴细胞;B组:未致敏

DC加淋巴细胞,培养液中加入ex4-1BBL(终浓度500ng/ml);C组:致敏DC加淋巴细胞;D组:致敏DC加淋巴细胞,培养液中加入ex4-1BBL(终浓度500ng/ml)。于96孔板培养7d,MTT显色法于波长570nm处检测吸光度(A)值,淋巴细胞增殖以刺激

指数(SI)表示,SI=刺激细胞孔A570值/不加刺激细胞孔A570值。

mainofhuman4-1BBL,ex4-1BBL)能够结合并活化

淋巴细胞,减少活化诱导的细胞死亡(activationin-

ducedcelldeath,AICD)[2],同致敏DC诱导的CTL联

合应用,有可能改进抗肿瘤效果。本研究探讨ex4-细胞因子分泌的变化情况,1BBL作用下CTL增殖、

并观察ex4-1BBL对于DC诱导的CTL对肝癌细胞体外杀伤作用的影响。

1.2.2水平ELISA法检测CTL上清中IL-2和IFNγ自体淋巴细胞增殖反应中的4组细胞,分别在

1材料与方法

1.1材料与主要试剂

培养的第48、72h换液并收集培养上清液。ELISA

正常足月剖宫产新生儿脐

法测定细胞培养上清中IL-2以及IFNγ含量(按说明书操作)。

血由天津市第三中心医院产科提供;人肝癌细胞株

SMMC-7721由天津市医学院惠赠;rhGM-CSF

和rhIL-4为英国PeproTechECLTD公司产品;Cyto-tox96非放射性细胞毒试剂盒购于Promega公司;ex4-1BBL由中国医学科学院血液学研究所药物室

构建并表达纯化。

1.2.3

1.2方法

1.2.1细胞培养与诱导

1.2.1.1树突状细胞的诱导致敏:取对数生长期人肝癌细胞株SMMC-7721,细胞数应达1×108,置于-80℃中30min,再迅速放在37℃水浴中至融化,反复3次,离心去除细胞碎片,取上清液经0.22μm

微孔滤膜过滤作为肿瘤全细胞抗原。取无菌条件下新鲜采集的脐带血,经Ficoll分离后得到单个核细胞,调整细胞浓度为3×106/ml,在含有10%血清的

Cytotox96非放射性细胞毒试剂盒检测CTL

上清中LDH水平自体淋巴细胞增殖反应中的4组细胞,分别在培养的第48、72h换液并收集培养上清液。按说明书操作,检测A570值,以其数值大小间接反映细胞培养上清中LDH水平。

1.2.4致敏DC对T淋巴细胞的刺激作用及体外细胞毒实验分别取上述4组细胞,按照效靶比20∶1、10∶1和5∶1加入接种有1×104个SMMC-7721细胞/孔的96孔板中进行体外细胞毒实验,每组设3复孔,37℃培养4h后取上清,按下式结果计算杀伤百分率。细胞杀伤百分比%=(实验组-效应细胞自发释放-靶细胞自发释放)×100/(靶细胞最大释放-靶细

胞自发释放)。

1.3统计学处理全部数据采用SPSS13.0软件进

RPMI-1640培养基中培养2h,保留非贴壁的单个核

细胞(混合淋巴细胞),10%FCS的PRMI-1640培养备用。贴壁细胞以rhGM-CSF(浓度100ng/ml)、rhIL-4(浓度50ng/ml)诱导培养,于诱导第5天分为

行分析,多个样本均数比较应用one-wayANO-

VA分析。2结果2.1

培养细胞上清IL-2及IFNγ分泌水平

ELISA

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天津医科大学学报第14卷

结果显示C、D组分泌IL-2、IFNγ明显高于A、B组(n=3,P<0.01);且D组与C组比较,分泌的IL-2、

2.4

肿瘤抗原致敏DC诱导的特异性CTL杀伤作

IFNγ水平也存在统计学差异(n=3,P<0.01),见表1。

表1组别培养不同时间各组细胞上清IL-2及IFN-γ分泌水平(pg/ml)

C组和D组的DC经SMMC-7721肿瘤冻融抗

原负载后,可使原始T淋巴细胞活化而成为CTL,特异性杀伤SMMC-7721,而D组中经ex4-1BBL作用

的CTL对SMMC-7721的杀伤与C组比较具有更明显的增强作用(见图3)。联合应用致敏DC和ex4-

IL-248h12.6879.97±10.8567.37±17.52﹡236.07±352.23±26.93﹡△IFN-γ

72h6.9770.87±6.1658.60±48h11.10120.67±11.67106.47±21.98﹡353.40±403.20±24.29﹡△﹡△72h15.33122.77±8.2296.00±16.78﹡274.13±353.97±19.83﹡△ABCD1BBL的实验组,在效靶比20∶1时的杀伤百分率为

(52.16±1.84)%,而对照组没有联合ex4-1BBL,在同样的效靶比其杀伤百分率为(43.5±1.5)%。在A组,与未致敏DC共培养的T淋巴细胞对SMMC-7721存在非特异性的细胞毒作用;而在加入了ex4-1BBL的B组中亦未见对SMMC-7721杀伤有显著提高。

28.67﹡367.03±479.90±18.58*与A、B组比较,P<0.01;△与C组比较,P<0.01

2.2

Cytotox96非放射性细胞毒试剂盒检测CTL上

清中LDH水平48h时ex4-1BBL可明显抑制致敏

DC激活的淋巴细胞释放LDH,72h时仍存在此效应,见图1。

图3CTL对SMMC-7721肿瘤细胞的抑制作用

3讨论

诱导T细胞增殖分化形成特异性的效应细胞过

程中,需要双重刺激信号。第一信号为TCR复合物

图148、72h时各组细胞培养上清中LDH水平

同递呈抗原肽的MHC分子的作用,第二信号则是通过共刺激分子提供,其中最重要的是CD28/B7信号通路,该信号能够协同诱导T细胞产生高水平的

2.3自体淋巴细胞增殖反应在培养第4、6、8天,

与致敏DC共培养的淋巴细胞(C组)以及加入ex4-

1BBL培养的致敏DC和淋巴细胞(D组)增殖明显,SI显著高于A组及B组(n=3,P<0.01,见图2)。

IL-2,提供必要的存活信息,防止活化诱导的细胞凋

亡以及细胞状态。但是该信号的作用是短暂的,随即被CTLA-4同B7的作用所抑制。而对T细胞活化的进一步调节则需要其他一些共刺激分子来完成,用以进一步延伸活化过程,修饰和调节活化后的作用,此类共刺激分子中较重要的即为4-1BBL/4-

T细胞计数(×104/ml)1BB。4-1BBL/4-1BB是TNF受体家族的一个引人注

目的共刺激成员[3],很多的证据说明其对活化的T细

胞的免疫增强作用,诸如增加细胞数量,延长存活的时间,甚至增加颗粒酶穿孔素的蓄积,而且应用激动性抗体可增加肿瘤部位的淋巴细胞浸润[4,5]。通过应用激活性单克隆抗体或者修饰肿瘤细胞及抗原递呈细胞使其表达4-1BBL,单独或者协同其他的共刺激分子如B7、CD40、OX40L等,用来对细胞免疫进行

图2

各组淋巴细胞增殖情况

调节,从而起到治疗各种疾病的作用[6 ̄9]。现有实验数

第1期吴尘轩,等.4-1BBL胞外区蛋白增强DC介导的CTL对肝癌细胞的杀伤作用

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据证实该信号通路能够有效的减少CD8+T淋巴细胞的活化诱导的细胞死亡(AICD),同时能够有效扩增淋巴细胞[10]。人类4-1BBL于1994由Alderson等[1]首次分离。有研究表明,原核表达的可溶性4-1BBL胞外区蛋白能够结合并活化淋巴细胞,弥补淋巴细胞和肿瘤细胞作用过程刺激分子低表达的不足,延长淋巴细胞对肿瘤的作用时间,起到增强杀伤的效果[11]。因此,通过在抗肿瘤治疗中联合应用4-

本研究结果表明,以肝癌全细胞抗原致敏的DC可有效诱导特异性抗HCC免疫应答,借助4-1BBL/

4-1BB途径共刺激效应可起到增强特异性细胞毒性

的作用,可作为有效的免疫治疗的辅助手段,具有很高的应用价值。在采取基于DC的肝癌特异性免疫治疗中,当CTL作用的发挥受到时,可考虑应用4-1BBL或其他辅助手段提高疗效。

参考文献:

[1]

1BBL胞外区蛋白,有望实现更好地延缓复发甚至根

治肿瘤的治疗目的。

本实验检测了经ex4-1BBL刺激的淋巴细胞的增殖情况、细胞状态以及细胞因子的分泌水平,并观察了在ex4-1BBL作用下脐血来源DC诱导的CTL对于肝癌细胞系杀伤效应的影响。活化T细胞分泌

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IL-2和IFNγ的水平可作为细胞毒性效应的检测指标之一,我们采用ELISA法测定各组培养细胞分泌

的IL-2和IFNγ,发现原始淋巴细胞经致敏DC活化成为CTL后,其IL-2和IFNγ分泌量增加,而在

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ex4-1BBL作用下CTL分泌IL-2和IFNγ的增加尤为显著;细胞培养上清中LDH水平可间接反映淋巴

细胞的存活能力,研究显示ex4-1BBL可使活化淋巴细胞维持更好的生存状态。混合淋巴细胞反应证实ex4-1BBL可有效刺激同源T淋巴细胞增殖;体外杀伤实验数据显示,负载了SMMC-7721抗原的

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DC诱导产生的CTL对SMMC-7721具有显著的特异杀伤作用,而经过增加了ex4-1BBL处理的活化淋巴细胞CTL,在不同的效靶比下,均能够进一步增加对肝癌细胞系SMMC-7721的特异性杀伤作用。对于未活化的T淋巴细胞,ex4-1BBL无明显作用。说明通过ex4-1BBL给予活化的淋巴细胞强化的共

刺激信号,可能弥补了肿瘤细胞低表达或者缺失共刺激分子的缺陷,给予了细胞毒淋巴细胞完全的细胞活化信号,从而提高了效应细胞的功能,有效地改善了抗肿瘤效果。(上接第4页)

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(2007-12-25收稿)

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