rAAV(重组腺相关病毒)介导干扰素-α基因治疗鼻咽癌的实验研究

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鼻咽癌是我国南方及亚洲中国人种高发的头颈部肿瘤,中晚期鼻咽癌患者5-10年生存率仅有40%左右,局部复发和远处转移是影响患者生存率的主要因素。目前所采用的放化疗在治疗鼻咽癌时常发生严重的并发症,影响患者生活质量,这就需要我们更积极地寻找全身综合治疗手段,预防和治疗鼻咽癌的复发和转移,全面提高鼻咽癌的总生存率,改善生存质量。随着肿瘤生物学的发展,肿瘤的生物治疗已逐渐成为治疗恶性肿瘤的第四模式,肿瘤的生物治疗在肿瘤综合治疗中发挥越来越大的作用。干扰素(IFN)作为主要的肿瘤生物治疗制剂之一,以其抑制肿瘤相关病毒的繁殖、抑制肿瘤细胞增生和诱导分化、促进凋亡,免疫调节及抑制肿瘤血管生成等功能,已被广泛应用于治疗14种以上的恶性肿瘤。但干扰素在鼻咽癌的治疗作用了解不多。本研究通过体内外实验,探讨干扰素对EB病毒阳性鼻咽癌细胞生长、转移的作用。目前临床使用干扰素为蛋白制剂,蛋白形式的干扰素在体内半衰期短,需长期给药,使用药量大且血药浓度并不稳定,易出现全身各系统的毒副作用,目前认为干扰素抗肿瘤作用效果有限,这可能与干扰素在体内很难达到有效治疗剂量有关等。针对干扰素治疗肿瘤策略上存在的问题,本实验以重组腺相关病毒(rAAV)作为转基因载体,介导干扰素基因的表达,使机体细胞长期稳定表达基因,产生有生物活性的干扰素蛋白,同时以临床常规外源性干扰素治疗方法为对照,探讨干扰素在鼻咽癌的治疗作用及作用机制,为鼻咽癌生物治疗提供有价值的理论依据。一、重组腺相关病毒(rAAV)载体的包装与鉴定采用分子克隆的方法将IFN-α表达序列插入pAAV质粒的BamHⅠ及EcoRⅠ酶切位点之间,将EGFP表达序列插入pAAV质粒的XhoⅠ及EcoRⅠ酶切位点之间分别成功构建pAAV-IFN-α及pAAV-EGFP;采用无辅助病毒的双质粒共转染方法,pAAV-IFN-α(或pAAV-EGFP)及rAAV包装辅助质粒pDG共同转染HEK-293FT细胞,包装病毒;采用氯仿处理-PEG/NaCL沉淀-氯仿抽提3个步骤分离、浓缩和纯化重组腺相关病毒(rAAV)。通过Real-Time PCR定量检测,确定包装病毒滴度均介于1011v.g./ml~1012v.g./ml之间。通过不同滴度rAAV-EGFP转染C666-1细胞,其结果显示48小时以5×104v.g./细胞转染效率最高,达95%以上,纯化后的rAAV仍保持较强的感染性。RT-PCR及Western结果显示IFN-α在转录及翻译水平表达,表明rAAV-IFN-α载体的高效性。二、rAAV-IFN-α对EBV(+)鼻咽癌细胞株的作用研究IFN-α蛋白抑制EBV(+)鼻咽癌细胞株C666-1细胞生长的半数抑制剂量(IC50)实验;rAAV-IFN-α转染C666-1细胞的细胞增殖实验(MTT);rAAV-IFN-α转染C666-1细胞流式细胞检测;细胞凋亡检测;RT-PCR鉴定rAAV-IFN-α转染C666-1细胞后IFN-α表达及转移相关基因表达变化;高效液相芯片技术(Liquichip)检测rAAV-IFN-α转染C666-1细胞后细胞上清中人IFN-α的含量。数据采用SPSS10.0统计软件包进行统计学处理。结果显示:采用MTT试验,当IFN-α蛋白浓度达到1×105IU/ml,C666-1细胞增殖明显受抑制(达50%),即IC50;MTT试验显示,rAAV-IFN-α转:染C666-1细胞培养48小时至72小时后,细胞平均吸光度与对照组比较无统计学差异(F=1.181,p=0.334)。流式细胞术结果显示,与对照组比较,rAAV-IFN-α转染48小时后能改变C666-1细胞周期,使G1期细胞比例增加(F=39.675,P=0.000),效果优于IFN-α蛋白,但无统计学差异(P=0.059)。运用三种细胞凋亡检测方法结果显示,体外IC50浓度的IFN-α及rAAV-IFN-α均不能引起C666-1细胞明显凋亡。RT-PCR显示rAAV介导IFN-α表达后显著抑制C666-1细胞中EB病毒LMP-1及EBNA-1的表达,并下调肿瘤细胞MMP-9及VEGF的表达,IC50浓度的IFN-α亦能引起相同效应,但效果较弱。高效液相芯片技术(Liquichip)检测结果显示rAAV-IFN-α转染C666-1细胞后培养上清中IFN-α的含量随培养时间延长而增加,但培养至72小时总体浓度仍低于20U/ml。三、rAAV介导IFN-α基因对EBV(+)鼻咽癌肝移植瘤生长和转移的实验研究BALB/c-nu/nu雄性裸鼠64只建立EBV(+)鼻咽癌肝移植瘤动物模型。将64只裸鼠随机分成4组,即A组rAAV-IFN-α组、B组IFN-α组、C组rAAV-EGFP组及D组PBS组,每组16只;其中每组随机取8只用于观察抗肿瘤效果,其余8只用于生存期观察。观察rAAV-IFN-α、IFN-α对裸鼠鼻咽癌肝移植瘤生长和转移抑制的效应。免疫组化检测移植瘤组织中MMP-9的表达和微血管密度(MVD)。原位末端标记(TUNEL法)检测肝脏移植瘤肿瘤细胞凋亡。RT-PCR分析肿瘤组织IFN-α表达及转移相关基因表达变化。高效液相芯片技术检测血清中人IFN-α及鼠IL-12、GM-CSF、IFN-r、IL-2、IL-10、TNF-α的含量。确定不同组动物的生存期。数据采用SPSS10.0统计软件包进行统计学处理。结果显示:肝脏鼻咽癌移植瘤3周后,A、B、C、D组肿瘤平均体积分别为(239.00±44.80)mm3、(340.25±75.96)mm3、(424.75±67.22)mm3、(430.75±112.05)mm3,四组肿瘤体积经方差分析提示有非常显著意义(F=10.397,P=0.000),经多重比较rAAV-IFN-α与其他三组差异均有显著意义(P=0.000),IFN-α组与EGFP及PBS组比较均有显著差异(P=0.029),而EGFP组与PBS组比较差异无显著意义(P=0.880)。A、B、C、D组肝内转移分别为12.5%、37.5%、100%、100%;肺转移为0.0%、50.0%、87.5%、100%;平均生存期分别为(18.25±2.49)天、(15.13±1.13)天、(12.88±1.25)天、(12.63±1.19)天,4组之间有显著统计学差异(F=20.848,P<0.001),其中rAAV-IFN-α生存时间较IFN-α组(P=0.001)及对照组(P=0.000)显著延长,IFN-α组较EGFP组与PBS组亦显著延长(P<0.01)。凋亡平均指数分别为(12.20±1.92)、(8.80±1.64)、(4.00±1.58)、(3.40±1.14),经单因素方差分析差异有非常显著意义(F=34.118,P=0.000),多重比较提示A组较其他三组均有显著差异,IFN-α较rAAV-EGFP及PBS组亦有显著差异(P=0.000),而rAAV-EGFP与PBS组间无统计差异(P=0.561)。rAAV-IFN-α及IFN-α组移植鼻咽癌肿瘤组织MMP-9表达较rAAV-EGFP及PBS组显著下降,经秩和检验差异有显著差异(P=0.000)。rAAV-IFN-α及IFN-α组肝脏移植鼻咽癌肿瘤组织MVD(1.60±1.14)、(1.80±0.84)较对照组(13.00±2.74)、(13.20±2.59),明显下降,经单因素方差分析差异有非常显著意义(F=53.498,P=0.000)。RT-PCR结果显示rAAV-IFN-α组肝脏移植鼻咽癌细胞内有IFN-αmRNA表达,在IFN-α组及对照组无IFN-αmRNA表达。在rAAV-IFN-α组及IFN-α组鼻咽癌细胞MMP-9mRNA、VEGFmRNA表达与对照组比较表达下降。用rAAV-IFN-α及IFN-α治疗荷瘤裸鼠后3周,A、B、C、D组裸鼠血清中IFN-α含量(U/ml,(?)±s)分别为(7.01±2.68)(5.59±1.42)(1.81±0.48)、(1.30±0.34),rAAV-IFN-α组血清中IFN-α的含量较IFN-α组含量高,但无统计学差异(P=0.126),但较对照组显著升高(P=0.000);检测四组裸鼠血清中IL-12含量分别为(pg/ml,(?)±s)(105.02±43.43)(56.99±13.93)(0.00±0.00)(0.00±0.00),rAAV-IFN-α组较IFN-α组(P=0.002)及对照组比较均有显著统计学差异;四组裸鼠血清中GM-CSF含量(pg/ml,(?)±s)分别为(105.23±21.05)、(100.52±14.59)、(72.42±22.76)、(63.08±26.100),rAAV-IFN-α组比较IFN-α组无统计学差异(P=0.687),较对照组有显著增长(P<0.01)。IFN-r、IL-2、IL-10、TNF-α四种细胞因子含量治疗组与对照组之间无统计学差异。结论:1、本研究采用的rAAV-IFN-α治疗策略能有效抑制鼻咽癌的生长和转移;从抑制移植瘤生长、转移抑制效果和生存时间比较,rAAV-IFN-α基因治疗优于外源性IFN-α蛋白治疗。2、IFN-α主要通过抑制肿瘤血管增生,免疫调节作用发挥其抗EBV(+)鼻咽癌生长和转移作用,IFN-α对EBV(+)鼻咽癌细胞的直接抑制作用有限。3、IFN-α可能通过抑制EBV LMP-1及EBNA-1基因表达发挥其抗EBV(+)鼻咽癌生长和转移作用。
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