基因修饰细胞的抗胞毒效应及其在实验性Ⅰ型糖尿病中的作用研究

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目的:分别构建PDL1胞外段基因(以下简称为PDL1)和FADDdel-GFP融合基因真核表达载体,采用脂质体转染技术分别将Wee1Hu-GFP、FADDdel-GFP和PDL1导入NIT(鼠胰岛β细胞系),体外研究基因修饰NIT抗T细胞胞毒效应;采用STZ(链脲佐菌素)腹腔注射Balb/c小鼠诱导Ⅰ型糖尿病模型,研究FADDdel-GFP基因修饰的NIT对实验性Ⅰ型糖尿病的影响,为深入研究Ⅰ型糖尿病的发病机制、移植免疫的应用研究及诱导免疫耐受提供理论基础和实验依据。  一、Wee1Hu-GFP基因修饰NIT抗特异T细胞胞毒效应及其机制研究  方法:采取Lipofectin将Wee1Hu-GFP基因导入NIT,利用倒置荧光相差显微镜检测其表达;体内外联合诱导制备特异性T细胞作为效应细胞,以转染Wee1Hu-GFP前后的NIT为靶细胞,在抗穿孔素抗体的作用下,采用LDH法和ELISA凋亡试剂盒检测特异性T细胞介导的胞毒效应。  结果:Wee1Hu-GFP修饰的NIT可见绿色荧光表达;鼠脾细胞经体内外联合诱导可获得具有高杀伤活性的效应T细胞;Wee1Hu-GFP基因修饰的NIT可明显抵抗特异性T细胞介导的细胞凋亡,而穿孔素抗体可协同此抗凋亡作用;特异性T细胞溶解靶细胞效应的分析表明,穿孔素抗体可显著抑制T细胞对Wee1Hu-GFP修饰前后的NIT细胞的杀伤效应。  二、FADDdel-GFP融合基因的构建、表达及其修饰NIT抗胞毒效应研究  1.FADDdel-GFP融合基因真核表达载体构建及表达  方法:采用基因工程技术扩增FADDdel(FADD缺失突变体),将其定向连接于pEGFP-N1,构建FADDdel-GFP融合基因的真核表达载体pFADDdel-GFP,酶切和PCR鉴定;脂质体LipofectamineTM2000介导重组体转染NIT细胞,采用倒置荧光相差显微镜检测融合蛋白的表达,G418筛选后,FACS检测FADDdel-GFP的表达阳性率。转染pFADDdel-GFP的NIT记为NITf-g,转染pEGFP-N1的NIT记为NITg。  结果:酶切重组子后得到约1235bp片段,大小与FADDdel-GFP融合基因片段相符,证明FADDdel-GFP融合基因真核表达载体构建成功;将pFADDdel-GFP转染NIT后,可见NIT胞浆中有绿色荧光表达;G418筛选获稳定表达后,流式细胞术(FCM)检测FADDdel-GFP的表达阳性率为65.88%。  2.FADDdel-GFP融合基因修饰NIT抗特异性T细胞胞毒效应  方法:用IFN-γ、IL-1β或IFN-γ+IL-1β处理NIT后检测其表面的Fas表达;体内外联合诱导制备特异性T细胞作为效应细胞,取细胞因子处理后的NIT、NITg、NITf-g作为靶细胞,采用FCM和MTT法检测基因修饰NIT的抗特异性T细胞的胞毒效应。  结果:NIT表面Fas表达极低,细胞因子可促进其表面Fas的表达;FADDdel-GFP修饰的NIT(NITf-g)对特异性T细胞介导的细胞毒效应有明显抵抗。  3.FADDdel-GFP融合基因修饰NIT抵抗Fas抗体诱导的细胞凋亡  方法:在细胞因子处理后的NIT、NITg、NITf-g培养上清中加入Fas抗体,作用12h后检测细胞内Caspase-3活性变化;用PI染色,FCM检测Fas抗体诱导的胞毒效应。  结果:Fas抗体作用于细胞因子处理的三组细胞后,胞内Caspase-3活性均明显增加,而转染pFADDdel-GFP的NITf-g组细胞内Caspase-3的活性明显低于其它两组细胞;PI染色结果显示,转染pFADDdel-GFP的NITf-g细胞的细胞损伤百分率明显低于NIT和NITg细胞。结果表明转染pFADDdel-GFP的NITf-g可抑制抗Fas抗体诱导的细胞凋亡。  4.FADDdel-GFP融合基因修饰NIT抗细胞诱导凋亡效应的检测  方法:用细胞因子处理NIT后检测其表面的FasL表达;FACS检测细胞Caspase-3的活性,同时用PI染色检测细胞诱导凋亡效应。  结果:NIT表面FasL表达低,细胞因子可促进其表面的FasL表达;转染pFADDdel-GFP的NITf-g对细胞诱导凋亡效应有明显抵抗,表明细胞表面FasL和Fas表达增高后,可通过自杀或他杀诱导细胞凋亡。  三、FADDdel-GFP融合基因修饰NIT在实验性Ⅰ型糖尿病中的作用  1.FADDdel-GFP融合基因修饰的NIT胰岛素分泌测定  方法:采用胰岛素刺激释放实验检测转基因前后NIT细胞胰岛素的分泌情况。  结果:FADDdel-GFP融合基因修饰的NIT分泌胰岛素未受到影响。  2.FADDdel-GFP融合基因修饰的NIT对实验性Ⅰ型糖尿病的影响  方法:用STZ在Balb/c小鼠诱导Ⅰ型糖尿病动物模型;对造模成功的糖尿病小鼠腹腔移植FADDdel-GFP融合基因修饰的NIT,在移植后第8d和22d,对糖尿病小鼠、血糖恢复接近正常的受者和正常对照小鼠,采用放免法检测血液中胰岛素的含量,并进行糖耐量试验。  结果:用STZ成功诱导Ⅰ型糖尿病小鼠模型;糖尿病小鼠在移植FADDdel-GFP融合基因修饰的NIT(NIT f-g)后,存活期较移植转染空载体NITg细胞和注射PBS对照组糖尿病小鼠明显延长。移植后第8d,血糖正常的受者胰岛素分泌及糖耐量试验接近正常小鼠,移植后22d,受者的胰岛素分泌明显低于正常小鼠,显示移植排斥反应发生。  四、分泌型PD-L1基因真核表达载体的构建、表达及其体外效应的初步研究  1.PD-L1基因真核表达载体的构建及表达  方法:RT-PCR从孕鼠胎盘中获得程序性坏死因子-1(Programmed death-1,PD-1)配体PD-L1的胞外段基因片段,连于T载体后进行测序;引入HindⅢ和SalⅠ酶切位点,将PD-L1定向连接于pcDNA3.1上构建真核表达载体pcDNA-PDL1,进行酶切鉴定;用脂质体将重组子导入NIT细胞,转染后的NIT命名为NITp; G418筛选获得稳定转染后,细胞RT-PCR鉴定pcDNA-PDL1是否导入到细胞内,SDS-PAGE检测NITp培养上清中PDL1的表达。  结果:RT-PCR得到约730 bp的目的基因片段,测序结果显示该目的基因与Genebank上的序列相符;转化子用HindⅢ和SalⅠ双酶切得到大小相符的片段,显示pcDNA-PDL1已构建成功;RT-PCR从NITp细胞中得到约730 bp基因片段,未转染的NIT细胞无此基因片段;SDS-PAGE分析NITp的浓缩培养上清,可见约31KD处出现条带,与PDL1胞外段理论值相符,提示NITp分泌性表达目的蛋白。  2.PD-L1生物学活性的初步检测  方法:取C57小鼠部分脾细胞加入丝裂霉素C处理后作为刺激细胞,未经丝裂霉素C处理的Balb/c小鼠脾细胞C作为反应细胞,MTT比色法检测NITp细胞培养上清对同种混合细胞培养反应的影响;取NIT免疫后的Balb/c小鼠脾细胞作为反应细胞,以NITp作为刺激细胞,同时加入NITp的浓缩培养上清,共培养6d,利用IL-4、IFN-γ、IL-2 ELISA试剂盒检测反应性T细胞分泌的细胞因子。  结果:NITp培养上清可抑制混合淋巴细胞增殖,其效应呈剂量依赖性;反应性T细胞分泌的细胞因子检测结果显示,培养上清中IL-4、IFN-γ、IL-2水平降低,与正常对照组有明显差异。  结论:本课题在研究基因修饰细胞抵抗效应细胞胞毒作用的过程中发现:①Wee1-GFP基因修饰的NIT在一定程度上可抵抗特异性T细胞介导的细胞毒作用,且此抗胞毒作用可被穿孔素抗体协同增强;②成功构建FADDdel-GFP融合基因真核表达载体,FADDdel-GFP融合基因修饰的NIT可有效抑制死亡受体介导的细胞内凋亡信号传导,以及抵抗抗Fas抗体和膜型FasL介导的细胞凋亡;并可使STZ诱导的糖尿病小鼠血糖降至较低水平,明显延长移植物的存活时间;③成功构建PD-L1基因真核表达载体pcDNA-PDL1,PD-L1蛋白对同种细胞刺激的增殖反应有抑制作用,并可在一定程度上抑制特异性T细胞的活化。
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