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目的:采用Illumina Solexa 高通量测序技术,分析自发性乳腺肿瘤C3H/HeJNju小鼠原发乳腺肿瘤组织与脾脏间CD4+CD25+Treg TCRβCDR3组库的同质性与异质性,探讨肿瘤组织与和全身免疫循环之间CD4+CD25+Treg的区别和联系,为进一步研究乳腺癌中Treg的机制与应用提供基础。 方法: 1. 10月龄以上的自发性乳腺肿瘤模型C3H/HeJNju出瘤小鼠3只,分别标记为M1、M2、M3。 2. 分别采集M1、M2、M3小鼠原发乳腺肿瘤组织(T)和脾脏(S),采用磁珠分选技术分选出各组织CD4+CD25+Treg细胞,FCM鉴定纯度。 3. 提取各分选获得的CD4+CD25+Treg细胞基因组DNA,样本序号命名:M1T:M1小鼠乳腺肿瘤组织样本;M1S:M1小鼠脾脏样本; M2T:M2小鼠乳腺肿瘤组织样本;M2S:M2小鼠脾脏样本; M3T:M3小鼠乳腺肿瘤组织样本;M3S:M3小鼠脾脏样本。 4. 基因组DNA样本送Adaptive Biotechnologies Immuno SEQ公司(美国华盛顿医学院),经检测符合建库要求后,按小鼠TCRβCDR3组库制备技术建立每个样本CDR3组库,并采用高通量Illumina技术对各样本TCR CDR3进行测序。 5. 从美国 Immuno SEQ公司测序原始数据库,下载每个样本原始序列(https://clients. adaptivebiotech.com),6个样本原始序列名称分别为:DFFM1T-Treg、DFFM1S-Treg、DFFM2T-Treg、DFFM2S-Treg、DFFM3T-Treg、DFFM3S-Treg。采用Immuno SEQ 和IMGT/High V-QUEST 系统(http://www.imgt.org)等分析3只实验小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏样本中CD4+CD25+Treg TCRβCDR3 组库序列的组成和特征:(1)引用反辛普森指数(The inverse Simpsons diversity index,1/DS)分析CDR3多样性;(2)CDR3组库高频(大于0.8%)、中频(0.4-0.8%)、低频(小于0.4%)克隆增殖比例的分布;CDR3 组库前20条高频增殖序列的组成和特征;(3)CDR3组库中TRBV和TRBJ基因家族的取用和配对;(4)CDR3组库中CDR3区的长度和氨基酸取用;(5)采用venn diagram软件分析CDR3组库中独特氨基酸重叠序列的数目和比例。 结果: 1.筛选出的自发性乳腺肿瘤模型C3H/HeJNju小鼠观察到肿瘤生长的现象,原发肿瘤组织经过病理HE染色结果鉴定证实为乳腺癌(南京大学-南京生物医药研究院), 3只实验小鼠为不同类型乳腺癌,M1小鼠考虑为浸润性乳腺癌伴髓样特征;M2小鼠考虑乳腺纤维腺癌;M3小鼠考虑为乳腺乳头状癌。 2.3只实验小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏经磁珠分选技术分选得到的CD4+CD25+Treg细胞经FCM鉴定,纯度均达到80%以上,提取各样本总DNA,在0.7%琼脂糖凝胶电泳图DNA预测位置均出现清晰的条带。 3. 六个样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3序列中总有效序列/独特序列 (Productive CDR3/Unique CDR3)数目比值: M1T:488/239; M1S:29568/9232; M2T:5173/2597; M2S:33963/14429; M3T:1545/347; M3S:37227/14338。 4. 六个样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3的克隆扩增情况: (1)各实验样本反辛普森指数(1/DS)分别为: M1T:120.27;M1S:841.58; M2T:144.63;M2S:1269.92; M3T:69.08; M3S:553.35。 (2)各实验小鼠总体上乳腺肿瘤组织的中频(0.8-0.4%)、高频(>0.8%)序列所占的比例较脾脏高,肿瘤组织的中高频增殖克隆序列较多,相反,脾脏的低频(<0.4%)序列所占的比例较肿瘤组织高,以低频增殖克隆为主。 (3)高频克隆扩增前20条序列分析,同一只小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏之间均存在3条以上完全相同的CDR3序列: M1 小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏相同的 CDR3 序列总共有 3 条,分别为CASSQDRVGNTLYF、CASVDWGTLYF 和CASGPQGSAETLYF; M2 小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏相同的 CDR3 序列总共有 6 条,分别为CASSHGLGGYAEQFF 、 CASSIPGYSYEQYF 、 CASSPGTDNQAPLF 、CASNPQGWGSDYTF、CASTWGEDEQFF和CASSRDGKSSYEQYF; M3 小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏相同的 CDR3 序列总共有 3 条,分别为CASSQDWIEQYF、CASSDAGGAGDTQYF和CASSGWTGEQAPLF。 5. 六个样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3组库TRBV、TRBJ基因家族取用和配对频率: (1)M1、M2、M3小鼠乳腺肿瘤组织及脾脏前五个优势取用的TRBV基因家族中相同的包括:TRBV19-1。 (2)M1、M2、M3小鼠乳腺肿瘤组织及脾脏前五个优势取用的TRBJ基因家族中相同的包括:TRBJ1-3、TRBJ2-1、TRBJ2-7。 (3)M1、M2、M3小鼠在乳腺肿瘤组织与脾脏间存在共同的TRBV-TRBJ基因家族优势配对(>2%)参与有效的基因重排,分别为TRBV05-01-TRBJ02-07;TRBV19-01-TRBJ02-07。不同小鼠的肿瘤组织出现>3%的TRBV-TRBJ基因优势配对,而在脾脏中低频表达,各乳腺肿瘤组织优势配对包括: M1 小鼠乳腺肿瘤组织优势配对 TRBV13-03 -TRBJ01-03(6.15%)、TRBV13-02-TRBJ02-04 (3.69%)、TRBV13-03-TRBJ02-05(3.69%); M2 小鼠乳腺肿瘤组织优势配对 TRBV02-01 - TRBJ02-01(8.77%)、TRBV19-01-TRBJ01-03 (3.39%); M3 小鼠乳腺肿瘤组织优势配对 TRBV13-02-TRBJ02-02(4.47%)、TRBV01-01-TRBJ01-03(4.4%)、TRBV17-01-TRBJ01-05(3.56%)。 (4)乳腺肿瘤组织与脾脏间TRBV-TRBJ基因家族配对经统计分析,有多组配对具有统计学意义(*P<0.05 ) ,包括:TRBV03-01-TRBJ 01-02、TRBV03-01-TRBJ01-06、TRBV13-01-TRBJ01-01、TRBV16-01-TRBJ01-03、TRBV16-01-TRBJ02-04、TRBV19-01-TRBJ02-05、TRBV21-01-TRBJ02-01、TRBV21-01-TRBJ02-05、TRBV21-01-TRBJ02-07、TRBV22-01-TRBJ01-06、TRBV22-01-TRBJ02-03、TRBV22-01-TRBJ02-04、TRBV22-01-TRBJ02-07、TRBV23-01-TRBJ02-07、TRBV24-01-TRBJ02-01、TRBV24-01-TRBJ02-03、TRBV29-01-TRBJ01-06、TRBV31-01-TRBJ01-03。 6. 六个样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3 AA取用和长度分布: (1)M1、M2、M3小鼠乳腺肿瘤组织及脾脏样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3 AA高频取用均以丝氨酸(S)为主。 (2)M1、M2、M3小鼠乳腺肿瘤组织及脾脏样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3 AA长度分布,均是以12个氨基酸长度为主的钟形分布。 7. 六个样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3组库克隆重叠率: M1T﹠M1S=37.24%; M1S﹠M1T=0.96%; M2T﹠M2S=35.7% ; M2S﹠M2T=6.43%; M3T﹠M3S=68.01%; M3S﹠M3T=1.65%。 8. 六个样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3组库独特氨基酸重叠序列 (1)M1、M2、M3小鼠各自的乳腺肿瘤组织及脾脏样本CD4+CD25+Treg TCRβCDR3独特的氨基酸重叠序列分别为89条、927条、236条。3只小鼠乳腺肿瘤组织之间重叠的氨基酸序列极少,脾脏组织之间存在多条相同的氨基酸重叠序列: M1与M2小鼠乳腺肿瘤组织之间有1条氨基酸重叠序列; M2与M3小鼠乳腺肿瘤组织之间有4条氨基酸重叠序列; M1与M3小鼠乳腺肿瘤组织之间没有氨基酸重叠序列; M1与M2小鼠脾脏之间有535条氨基酸重叠序列; M1与M3小鼠脾脏之间有531条氨基酸重叠序列; M2与M3小鼠脾脏之间有726条氨基酸重叠序列。 (2)M1、M2、M3小鼠乳腺肿瘤组织与脾脏间独特的氨基酸重叠序列中,在乳腺肿瘤组织中高频表达的前20条CDR3序列在脾脏中大多数低频表达。 结论: 1. 自发性乳腺肿瘤小鼠肿瘤组织中可能存在较多高频克隆增殖的Treg细胞,其可能在肿瘤组织中抑制效应T细胞的抗肿瘤免疫应答,从而促进肿瘤的生长和转移。 2. 自发性乳腺肿瘤小鼠肿瘤组织中的TRBV-TRBJ基因优势配对与脾脏之间存在差异,以及重叠CDR3序列的数目和特征,提示肿瘤局部与循环免疫系统存在差异性的Treg细胞,为进一步探讨肿瘤微环境中Treg细胞的来源、特征和功能研究提供基础。