mTERT和mTyr双启动子联合调控HN基因重组腺病毒的构建及其对小鼠黑色素瘤细胞的作用研究

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黑色素瘤是一种常见的皮肤恶性肿瘤,占恶性肿瘤的1%3%,恶性程度高,转移早且发生广泛,对传统的治疗方法有较强的抗性,是临床治疗上一种颇为棘手的恶性肿瘤。由于黑色素瘤常发生在皮肤,易于观察,因此非常适用于基因治疗的研究。随着分子生物学、基因组学、免疫学、病理学以及相关学科的快速发展,以基因治疗为主线的治疗方法逐渐成为肿瘤学的研究热点。目前,腺病毒(Adenovirus,Ad)载体疗法是基因治疗中最有前途的基因转移方法之一,它能有效的将外源基因传递到各种靶细胞或组织中,载体的构建和操作简单,宿主范围广,感染性强,可经不同途径进入不同组织,还能感染分化后的非分裂期细胞。本研究选择新城疫病毒(Newcastle Disease Virus,NDV)的血凝素-神经氨酸酶(hemagglutinin neuraminidase,HN)基因作为黑色素瘤的治疗基因。大量研究结果表明,HN蛋白是NDV发挥抗肿瘤作用的主要成分,HN蛋白不仅具有介导病毒吸附于肿瘤细胞并与融合蛋白一起辅助病毒侵入肿瘤细胞的作用,还具有神经氨酸酶活性,能水解宿主细胞表面的唾液酸,暴露宿主细胞的生物识别位点,促进抗原递呈,引起肿瘤周围的细胞因子和化学因子生成增加,引发淋巴细胞、单核细胞浸润等。为了强化HN基因对黑色素瘤的治疗效果,研究中利用端粒酶启动子和酪氨酸酶双启动子来调控治疗基因HN的表达。端粒酶逆转录酶(Telomerase reverse transcriptase,TERT)是负责端粒酶催化活性最重要的组分。端粒酶活性的变化与细胞的衰老和肿瘤的发生息息相关。TERT表达于90%以上的肿瘤,大多数人类和小鼠的癌症或肿瘤衍生的细胞系中都有端粒酶活性的高表达,因而是广谱的肿瘤标志物。酪氨酸酶(Tyrosinase,Tyr)是黑色素瘤形成过程中的一种关键酶,其表达和活性决定着黑色素生成的速度和产量,该酶活性过高会导致色斑及黑色素瘤的形成。大量研究发现Tyr启动子只在黑色素瘤细胞中特异性表达,而在其他组织中不表达。因此,TERT和Tyr具有调控下游治疗基因HN的特性。本研究根据Gen Bank中mTERT基因序列(AF157502.1)、mTyr基因序列(D00439.1)和NDV HN cDNA序列(EF211815.1),设计一对PCR扩增引物和两对RT-PCR扩增引物,分别从C57BL/6小鼠的胸腺DNA、小鼠黑色素瘤B16细胞总RNA和pShuttle-CMV-HN质粒中扩增出目的片段;将目的片段分别连接于pMD-19T载体,命名为pMD-mTERTp、pMD-mTyrp、pMD-HN;经酶切及测序鉴定后,分别对上述载体和pShuttle-IRES-hrGFP-2进行双酶切,用T4酶连接并构建重组穿梭载体;线性化重组穿梭载体与骨架质粒pAdeasy-1在BJ5183感受态细胞中进行同源重组,经鉴定正确后,将重组腺病毒质粒经脂质体转染HEK293细胞,包装出能表达HN基因的由双启动子调控的特异性重组腺病毒Ad-mTERTp-mTyrp-HN;经RT-PCR、Western blotting鉴定及测序分析后,经CsCl密度梯度超速离心法大量纯化病毒颗粒,以TCID50方法测定重组腺病毒Ad-HN、Ad-mTERTp-HN、Ad-Tyrp-HN、Ad-mTERTp-Tyrp-HN和Ad-GFP的最终滴度分别为1011.25TCID50/mL、1012.52.5 TCID50/mL、1011.625 TCID50/m L、1011.875 TCID50/m L和1012.125 TCID50/mL,符合后续的抑瘤实验所需病毒要求;通过Hochest33342/PI染色实验证实构建的重组腺病毒能够感染B16细胞;MTT试验结果表明Ad-mTERTp-Tyrp-HN对B16细胞生长的抑制作用在第4d达到最大值,且抑制率显著大于其他对照组重组腺病毒,Western blotting检测到HN蛋白在B16细胞中的表达,经流式细胞仪检测重组腺病毒Ad-HN、Ad-mTERTp-HN、Ad-mTyrp-HN、Ad-mTERTp-Tyrp-HN和对照腺病毒Ad-GFP对B16细胞的凋亡率分别为28.03±0.45%、48.36±0.95%、39.12±0.78%、58.39±1.47%、19.05±0.89%。本研究的创新之处在于,首次结合端粒酶逆转录酶启动子与酪氨酸酶启动子的肿瘤特异性和组织特异性、HN基因的细胞凋亡作用以及腺病毒载体系统高效稳定表达外源基因的特性,成功构建出融合表达上述基因的Ad-mTERTp-Tyrp-HN,为下一步利用重组腺病毒在体外诱导肿瘤细胞凋亡及研制动物肿瘤性疾病的广谱疫苗奠定了理论和实验基础。
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