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编号:10277775
黑色素瘤B16细胞热休克蛋白-抗原肽复合物的体内外抑瘤效应
http://www.100md.com 《中国肿瘤生物治疗杂志》 2000年第2期
     作者:杨英 李秀娟 孙祖月 龚守良 李修义

    单位:杨英 李秀娟 孙祖月 龚守良 李修义(白求恩医科大学卫生部放射生物重点实验室 长春 130021)

    关键词:热休克蛋白-抗原肽复合物(HAC);细胞毒T淋巴细胞(CTL);抑瘤作用

    中国肿瘤生物治疗杂志000213

    摘 要 目的: 黑色素瘤B16细胞胞浆HSP-抗原肽复合物(HAC)的制备、免疫原性的诱导及其抑瘤作用的研究。方法: 采用Tris-HCl提取和Sephacryl S-200凝胶过滤制备B16细胞HAC,通过C57BL/6J小鼠体内诱导特异性CTL,再经体内、体外实验检测其抑瘤作用。结果: 凝胶过滤获得的含60~97 kD蛋白的41,47和53管的HAC可以降低肿瘤发生率、延长肿瘤出现时间及降低小鼠死亡率。结论: B16 细胞胞浆中的60~97 kD的HAC具有免疫原性及抑瘤作用,为制备肿瘤疫苗提供了实验依据。
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    《中国图书资料分类法》分类号 R730.3

    in vivo and in vitro Anti-Tumor Effeciency of B16 Melanoma HSP-Antigen Peptide Complex (HAC)

    Yang Ying Li Xiujuan Sun Zuyue Gong Shouliang Li Xiuyi

    (MH Radiobiology Research Unit, Norman Bethune University of Medical Sciences, Changchun 130021)

    Abstract Objective: To investigate the anti-tumor efficiency of B16 melanoma HACs in vivo and in vitro. Methods: Tris-HCl extract and Sephacryl S-200 gel filtration were applied to prepare B16 HACs, and the cytoloxicity of specific CTL induced by HACs was tested. Results: The 41, 47 and 53 tube HACs obtained by gel filtration could decrease the tumor incidences, delay the time of tumor development and decrease the mortalitites of mice. Conclusion: 60~97 kD HACs from B16 melanoma cytosol have the activites of inhibiting tumor and could be used in effective anti-tumor therapy.
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    Key words HSP-antigen peptide complex (HAC); cytotoxic T lymphocyte; inhibiting tumor activity

    热休克蛋白(heat shock protein, HSP)是一类在生物进化中高度保守、广泛存在于原核、真核生物中的蛋白质,具有“分子伴侣”(molecular chaperone)作用,参与多种胞内蛋白的折叠、装配和转运[1,2]等功能。机体在受到高温或其他因素强烈刺激时,常可检测到具有保护作用的HSP[3]。近年来发现,HAC与肿瘤免疫密切相关[4]。本研究选取恶性度较高的黑色素瘤B16细胞,提取胞浆蛋白,诱导小鼠的特异性CTL,并观察其抑瘤作用。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物和细胞株
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    C57BL/6J纯系小鼠, 雌性,体重18±2 g, 健康,购自白求恩医科大学实验动物部。黑色素瘤B16 细胞由日本北里大学惠赠。

    1.2 B16细胞悬液制备

    于C57BL/6J小鼠后腿部皮下接种5×105个B16 细胞,21 d后处死,剥离瘤组织于RPMI 1640培养液中,剪碎后用毛玻璃片研磨,200目尼龙网过滤,1 000 r/min,离心5 min。用PBS液洗2次。

    1.3 B16细胞胞浆蛋白的提取[5]

    将离心沉淀所得的细胞用裂解液 [0.05 mol/L Tris -HCl (pH 7.2), 含0.5 mol/L NaCl, 0.1 mmol/L PMSF, 0.1% Aprotinin] 洗涤1次,1 500 r/min,离心5 min, 去上清后,用1倍于细胞体积的上述裂解液匀浆,至胞膜破碎后离心 (3 000 r/min, 10 min)。吸出上清,4℃ 保存备用。以上步骤均在冰浴条件下进行。
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    1.4 Sephacryl S-200 凝胶过滤[6]

    将提取的胞浆蛋白通过Sephacryl S-200 凝胶过滤,玻璃柱为2.0 cm×80 cm, 洗脱液为0.01 mol/L Tris-HCl (pH 7.2), 0.15 mol/L NaCl, 流速为0.01 ml/min, 每秋5 ml,洗脱20 h。用紫外分光光度计监测蛋白浓度。

    1.5 SDS-PAGE凝胶电泳[7]

    选取凝胶过滤所得的不同管蛋白进行电泳,以确定其分子量。分离胶浓度为10%,标准蛋白分子量为97.4, 66.2, 42.7, 31.0和14.4。

    1.6 体内杀伤活性实验

    根据SDS-PAGE结果选取凝胶过滤30, 36, 41, 47和53管(即分别为1, 2, 3, 4和5 号HAC粗提物,HAC-CE),检测其抑瘤作用。 将C57BL/6J小鼠随机分为6组,8只/组,分别用上述蛋白背部皮下免疫2次(以血清白蛋白为载体),1周1次,末次免疫1周后于小鼠后腿部皮下接种2×104个B16细胞。对照组给以等体积的PBS和血清白蛋白。观察其肿瘤出现时间、肿瘤发生率及小鼠死亡率。
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    1.7 体外中和实验

    根据体内杀伤活性实验结果,选取凝胶过滤41,47和53管(即HAC-CE3,HAC-CE4和HAC-CE5)蛋白以10 μg/ml体外刺激正常C57BL/6J小鼠脾细胞,5%CO2,37℃ 孵育5 d诱导特异性CTL。以50∶1的效靶比与B16细胞混合后接种于C57BL/6J小鼠后腿部皮下。观察指标同上。

    2 结 果

    2.1 Sephacryl S-200 凝胶过滤图谱

    由图1可以看出从B16细胞提取的胞浆蛋白经Sephacryl S-200 凝胶过滤获得了3个蛋白峰,选取第1峰的30和36管蛋白(MW >100 kD)和第2峰的41, 47和53管蛋白(MW 为60~97kD)分别免疫小鼠。
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    图1 B16细胞胞浆蛋白经Sephacryl S-200凝胶过滤图谱

    Fig.1 Sephacryl S-200 chromatographic profile of soluble

    protein derived from cytosol of B16 melanoma

    2.2 体内排斥实验

    实验结果证实,60~97 kD蛋白免疫小鼠后有抑瘤作用。从表1中可以看出, HAC-CE3,HAC-CE4和HAC-CE5免疫小鼠后,使肿瘤发生率降低(分别为62.5%, 50%和62.5%)、肿瘤平均出现时间比对照组明显延迟8.5~9.8 d(P<0.05或P<0.01),小鼠死亡率降低(分别为62.5%, 50%和75%),而HAC-CE1和HAC-CE2与对照组比较几乎无差异。
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    表1 B16 HAC-CE 免疫小鼠后对移植肿瘤生长的影响

    Tab. 1 Effects of B16 HACs crude extracts gained with gel filtration on transplanted B16 melanoma development in mice Groups

    Tumor incidences 21 d

    after trans-plantation (%)

    Time extents of

    tumor development (d)

    Mean tumor appearing times
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    Mortalities 30 d after

    transplantation (%)

    Control

    100

    14~21

    15.6±2.5

    87.5

    HAC-CE1

    100

    14~20

    16.5±2.0

    100
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    HAC-CE2

    100

    14~21

    17.0±3.2

    100

    HAC-CE3

    62.5

    18~34

    24.8±7.6

    62.5

    HAC-CE4

    50
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    14~44

    25.4±10.6

    50

    HAC-CE5

    62.5

    16~44

    24.1±9.9

    75±s, n=8, △ P<0.05 and ▲ P<0.01 vs control2.3 体外中和实验

    根据体内实验结果,选取HAC-CE3,HAC-CE 4和HAC-CE 5通过体外中和实验进一步验证其抑瘤活性。从表2可以看出,B16 HAC体外诱导脾细胞与B16细胞以50∶1的效靶比混合后接种小鼠,表现为HAC-CE3,HAC-CE4和HAC-CE5免疫组的肿瘤发生率降低(分别为62.5%,75%和75%),肿瘤平均出现时间延迟1~6.2 d,但无统计学差异。
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    3 讨 论

    HSP是近年来作为肿瘤疫苗研究的热点内容之一。由于肿瘤细胞表面抗原性较弱,不能被机体的CD8+ T淋巴细胞所识别,因此不能被特异性杀伤。HAC能够提高特异性CTL对肿瘤细胞表面抗原的识别,通过MHC Ⅰ类分子的递呈作用杀伤肿瘤。已有实验证实其抑瘤作用。Srivastava等人[8]发现MCA诱发肿瘤细胞膜上的gp96免疫同系动物,可有效地防止肿瘤细胞的攻击。同时,DuBois等人[5]从Meth A肉瘤和CI-4肉瘤中提取胞浆蛋白,纯化出75 kD的HAC,用10 μg和20 μg免疫小鼠,分别有87%和95%以上的抑瘤作用。本实验从黑色素瘤B16细胞中提取胞浆蛋白,通过Sephacryl S-200获3个蛋白峰,经SDS-PAGE电泳,选取60~97 kD以上的蛋白,分别以20 μg/次免疫小鼠或体外刺激正常小鼠的淋巴细胞,观察到HAC-CE3,HAC-CE4和HAC-CE5免疫组可以抑制肿瘤发生。上述结果提示,从B16细胞胞浆提取的60~97 kD HAC-CE可以激活机体的免疫系统,对后来的移植肿瘤有特异性杀伤作用,与国外学者的研究结果一致。而且,用HAC-CE体外诱导特异性CTL与B16细胞混合后接种小鼠,也可产生对移植肿瘤的特异性杀伤,说明HAC的抑瘤作用是通过特异性CTL的杀伤作用实现的。
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    表2 B16 HAC-CE 体外诱导特异性CTL 与B16 混合后接

    种小鼠对小鼠肿瘤生长的影响 (±s, n=8)

    Tab. 2 Effects of splenocytes induced by crude extracts

    gained with gel filtration in vitro on transplanted B16

    melanoma development in mice (±s, n=8) Groups

    Tumor
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    incidences

    19 d after

    transplantation

    (%)

    Times extents of

    tumor development

    (d)

    Mean tumor

    appearing times

    (d)

    Control
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    100

    12~19

    14.6±2.3

    HAC-CE3

    62.5

    13~46

    20.8±11.4

    HAC-CE4

    75

    13~26

    17.0±4.3

    HAC-CE5

, http://www.100md.com     75

    13~19

    15.5±2.0

    本实验说明HAC60~97有免疫原性及抑瘤效应,主要是通过诱导特异性CTL实现的。从肿瘤中提取的HAC可能结合了多种肿瘤抗原肽,免疫机体后可以活化多个CTL克隆,实现对同一肿瘤内所有肿瘤细胞的杀伤作用[9]。此外,HSP无同种异型性,解决了MHC Ⅰ类抗原限制的难题。并且,HAC可激发持久的T细胞免疫。因而,从肿瘤中提取HAC为临床制备肿瘤疫苗提供了新思路。今后的工作是进一步纯化出单一分子量的HAC并研究其抑瘤作用,以便及早在临床获得应用。

    吉科合字第(963003-1)号基金资助

    杨英,女,26岁,硕士,主要从事辐射肿瘤免疫方面的研究
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    参 考 文 献

    1,Craig EA, Weissman JS, Horwich AL. Heat shock proteins and molecular chaperones: Mediators of protein conformation and turnover in the cell. Cell, 1994, 78: 365

    2 Arnold SD, Hanau D, Spehner D, et al. Cutting edge: Receptor-mediated endocytosis of heat shock proteins by professional antigen-presenting cells. J Immunol, 1999, 162(7): 3757

    3,吴厚生, 俞 文. 热休克蛋白在递呈肿瘤抗原多肽中的作用. 中国肿瘤生物治疗杂志, 1996, 3(2): 83
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    4,黄兰青, 张友会. 肿瘤免疫治疗的新策略-肿瘤肽疫苗. 国外医学*肿瘤学分册, 1996, 23(2): 92

    5,Dubois GC, Appella E, Law LW. Immunogenic properties of soluble cytosol fractions of Meth A sarcoma cells. Cancer Res, 1980, 40: 4204

    6,龚守良, 段 翔. 凝胶层析. 见: 龚守良主编. 实用基础医学实验技术, 长春: 吉林科学技术出版社, 1991. 216

    7,哈密斯BD, 利克伍德D. 蛋白质的凝胶电泳实践方法. 刘毓秀,程桂芳译. 北京: 科学出版社, 1994. 18

    8,Srivastava PK, Deleo AB, Old LJ. Tumor rejection antigens of chemically induced sarcomas of inbred mice. Proc Natl Acad Sci USA, 1986, 83: 3407

    9,Srivastava PK, Udono H. HSP-peptide complexes cancer immunotherapy. Curr Opin Immunol, 1994, 6: 72

    (1999-07-14收稿; 1999-09-16修回), 百拇医药