基于Sgc8功能化硅纳米线和自组装纳米颗粒系统的淋巴细胞捕获、释放及转染研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangshihua11
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随着人们对肿瘤发病机制了解的不断深入和相关生物学技术的不断发展,新的肿瘤免疫治疗方法不断被发展并用于肿瘤临床治疗研究,过继性免疫治疗作为肿瘤免疫治疗的重要方法之一,无论是在实验室阶段还是在临床研究中都取得了良好的治疗效果,因此也越来越受到研究者的广泛重视。近些年来嵌合抗原受体(Chimeric antigen receptor,CAR)基因修饰的T细胞疗法,在不受免疫原限制的条件下通过改造T淋巴细胞使其表达功能性蛋白从而增强T淋巴细胞的靶向性,杀伤性,以及增殖性,由此实现对肿瘤细胞的杀伤,为肿瘤治疗开辟新策略,并在肿瘤过继性免疫治疗中显示出巨大的潜力。但是此方法在肿瘤治疗的过程中依旧面临各种问题,例如:T淋巴细胞需要进行体外分离、用于CAR细胞输送的病毒载体系统的生物安全性、以及炎症反应等。基于这些问题,我们设计发展了一种用于T淋巴细胞特异性捕获和释放的系统以及具有高转染能力的非病毒载体自组装纳米颗粒系统对T淋巴细胞特异性捕获并进行CAR质粒DNA的转染,即将具有与T细胞特异性结合作用的Sgc8适配体修饰硅纳米线阵列(Si-Nanowires,Si NWs)并用于特异性识别T淋巴细胞并将其捕获,T细胞在释放后,利用包裹质粒DNA的SNP(Supramolecular nanoparticle)将质粒DNA运输至T淋巴细胞中并使T淋巴细胞表达CAR成为具有免疫活性的CAR+T细胞。我们首先利用金属催化化学刻蚀法并通过对实验条件及反应参数的不断摸索,制备出不同高度的硅纳米线阵列并用于后续生物学实验的研究。根据文献报道合成了能与T淋巴细胞特异性结合的核酸适配体Sgc8并通过流式细胞分析确定了该适配体与T淋巴细胞的结合活性。随后,通过生物素与链霉亲和素的生物正交反应将Sgc8适配体修饰在硅纳米线阵列得到Sgc8-Si NWs。进而利用Sgc8-Si NWs实现了对T淋巴细胞的特异性捕获,最终利用核酸外切酶降解Sgc8适配体实现对T淋巴细胞的释放。在实现T淋巴细胞捕获和释放的基础上,我们发展了一种自组装纳米颗粒系统用于捕获和释放后T淋巴细胞的CAR质粒DNA的转染。首先,我们合成了用于基因载荷自组装纳米颗粒系统的三种自组装分子模块:β-环糊精修饰的低分子量聚乙烯亚胺(CD-PEI800),金刚烷封端的聚乙二醇(Ad-PEG-Biotin)和金刚烷修饰的聚酰胺-胺(Ad-PAMAM,G1),并通过~1H-NMR核磁共振氢谱表征的方法确认了各模块分子的化学结构。同时,我们针对脑胶质瘤细胞高表达的表皮生长因子受体Ⅲ型突变体(EGFR variant Ⅲ),构建了第三代嵌合抗原受体EGFR variant Ⅲ-CD28-4-1BB-CD3ζ质粒DNA载体(EGFRv Ⅲ-CAR)。随后,我们利用上述三种自组装分子模块和报道基因或CAR质粒DNA进行了基于分子识别和电荷相互作用的DNA载荷自组装纳米颗粒(DNA@SNPs)的制备,并通过琼脂糖凝胶电泳、激光散射粒度分析和透射电子显微镜等分析方法考察了DNA@SNPs对DNA的包裹能力及DNA@SNPs的粒径、形貌和稳定性等基本性质。实验结果显示该DNA@SNPs能够有效包裹CAR质粒DNA,自组装纳米颗粒呈均一球形结构、粒径大小约为100nm、稳定性较好。接着,我们使用荧光素酶和绿色荧光蛋白质粒DNA(p GL3和p VGFP)载荷自组装纳米颗粒进行了T淋巴细胞的转染研究,实验结果表明DNA@SNPs可以实现所载报道基因对T细胞的高水平转染。在此基础上,我们利用该自组装纳米颗粒系统将EGFR variant Ⅲ-CD28-4-1BB-CD3ζ质粒导入T淋巴细胞并通过流式细胞术及Western Blot蛋白印记等方法对CAR的表达进行了验证,实验结果发现在T淋巴细胞膜表达了EGFR variant Ⅲ-CD28-4-1BB-CD3ζ蛋白,表达的EGFR variant Ⅲ-CD28-4-1BB-CD3ζ可以特异性识别并结合EGFR variant Ⅲ高表达的Huh7肿瘤细胞。上述实验结果证明我们成功的发展并利用了Sgc8功能化硅纳米线和自组装纳米颗粒系统实现了淋巴细胞的捕获、释放和高水平转染。为后续的基于该系统的CAR-T发展和肿瘤治疗应用打下了基础。
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