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雄激素非依赖性前列腺癌(HRPC)的治疗是目前公认的难题,肿瘤的基因治疗是医学界研究的热点,选择合适的靶基因及安全有效的基因转染途径是基因治疗成功的关键。 HSP70在多种恶性肿瘤细胞中优先大量地表达,与肿瘤细胞抗凋亡及热疗甚至放化疗耐受性等许多恶性行为密切相关,HSP70在前列腺癌细胞中尤其是雄激素非依赖性的癌细胞中呈现显著高表达,若阻断癌细胞内HSP70的合成,肿瘤细胞不能维持其正常代谢,发生生长抑制或凋亡。85%以上的原发性肿瘤中端粒酶呈阳性,端粒酶逆转录酶(HTERT)启动子调控的下游基因可选择性地在端粒酶阳性的恶性肿瘤细胞中表达,具有明显的肿瘤靶向性。本研究以HSP70为靶点设计构建含有肿瘤特异性启动子HTERT核心序列及短发夹状RNA(ShRNA)的psilencer4.1质粒表达载体,并以前列腺癌细胞22RV1为靶细胞,在基因水平上沉默下调HSP70的表达,削弱HSP70为肿瘤细胞提供的生存优势,促进癌细胞凋亡。 本实验采用多聚物纳米粒Xfect Polymer(购自Clontech生物公司)将目的质粒包裹,在超声靶向微泡破坏(UTMD)激发的声孔效应(sonoporation)下,携载目的质粒的纳米粒成功转入癌细胞,这种纳米粒既能有效保护质粒DNA在体内转运过程中免受核酸酶降解,又增加了细胞膜的流动性,为细胞膜临时性微孔的开放与修复封闭提供了便利条件。 本研究主要分为三个部分: 第一章:肿瘤特异性质粒构建及功能验证 目的:设计构建含有目的片段的质粒psilencer4.1-EGFP-HTERT/CMV-HSP70-ShRNA,同时构建psilencer4.1-CMV-HSP70-ShRNA-EGFP,psilencer4.1-HTERT/CMV-EGFP为对照质粒,并验证目的质粒的功能,为后期转染实验准备材料。 方法:分别选用雄激素非依赖性前列腺癌细胞22RV(1)及正常前列腺上皮细胞RWPE-1验证构建的质粒载体,采用脂质体lipo2000对2种细胞分别进行了3种质粒的转染实验,荧光显微镜观察EGFP表达初步评估转染情况,流式细胞仪检测转染率,realtime-PCR技术检测HSP70-ShRNA的干扰效果。 结果:端粒酶高活性的前列腺癌细胞22RV(1)的目的质粒平均转染率(14.92±0.70%)明显高于正常前列腺上皮细胞RWPE-1(4.6±0.71%),而由CMV启动子驱动的对照质粒在RWPE-1的转染率(12.2±0.73%)高于22RV(1)(8.92%±1.12%);realtime-PCR技术显示实验组HSP70-mRNA的表达量约为PBS组的51.2±1.71%,显示出HSP70-ShRNA的干扰功能。 结论:本实验构建的目的质粒载体显示出HTERT启动子的肿瘤特异性及HSP70-ShRNA的干扰功能,该质粒可以用于后期转染实验。 第二章:UTMD联合多聚物纳米粒促进目的质粒体外转染前列腺癌细胞的研究 目的:借助UTMD联合多聚物纳米粒XfectPolymer进行体外基因转染实验,通过检测转染率及HSP70-ShRNA的干扰效果评估UTMD等多种技术联合促进细胞内基因转染的可行性。 方法:体外实验按照1×105/孔接种前列腺癌细胞22RV1于24孔板,筛选优化条件后分组处理,以PBS组,plasmid组,UTMD+plasmid组,XfectPolymer+plasmid组为对照组,以UTMD+XfectPolymer+plasmid组为实验组进行基因转染实验,转染后48小时,通过流式细胞仪检测转染率及细胞凋亡率,并通过western-blot及reatime-PCR技术检测HSP70-ShRNA的干扰效果;采用transwell及细胞划痕实验检测肿瘤细胞侵袭及迁移能力的变化,并通过CCK-8细胞毒性实验及细胞平板克隆实验检测该技术对细胞近远期活性的影响。 结果:本实验采用UTMD联合低剂量的XfectPolymer共同促进目的质粒转染,实验组转染率及凋亡率最高,约为XfectPolymer+piasmid组的2倍,分子生物学相关技术检测结果显示肿瘤细胞HSP70基因表达下降,其侵袭及迁移能力明显减弱,而CCK8细胞毒性实验及细胞平板克隆实验中,实验组与对照组没有明显差异,显示了该技术的安全性。 结论:UTMD联合XfectPolymer及HTERT特异性启动子共同沉默HSP70表达,明显诱导了体外前列腺癌细胞凋亡,抑制了肿瘤细胞的生长及迁移侵袭,该实验可望为恶性肿瘤基因治疗提供实验基础。 第三章:UTMD联合多聚物纳米粒促进目的质粒转染前列腺癌移植瘤的实验研究 目的:UTMD联合多聚物纳米粒XfectPolymer介导目的质粒转染移植瘤,通过检测靶基因分子水平改变、肿瘤超微结构及血供情况的变化等评估体内基因转染效果,评价该基因传递方法促进体内基因转染的可行性。 方法:将22RV1细胞皮下接种35只雌性BALB/c裸鼠建模,肿瘤体积约为50-60mm3时分组研究,分组与体外实验一致,电镜观察转染后肿瘤细胞超微结构的变化,并对肿瘤组织进行了HSP70及caspase3免疫组化研究,实验处理前及实验处理后2周对肿瘤血液灌注的改变进行超声造影分析评估。 结果:转染实验后72h,电镜结果显示与对照组相比,实验组肿瘤组织内有更多的细胞出现了细胞膜固缩,核染色质凝聚及边移等凋亡现象,而caspase3的高表达显示有效沉默HSP70的表达可以促进肿瘤细胞的凋亡;转染实验后2周实体肿瘤造影分析显示实验组肿瘤微循环灌注不佳,其生长受到了有效抑制。 结论:重组目的质粒经UTMD联合纳米粒定向转染后,明显诱导移植瘤细胞凋亡,有效抑制了肿瘤的生长,该方法可以有效促进体内基因转染,对该技术的进一步深入研究有助于肿瘤基因治疗方法的改进。