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编号:10228790
转染人CD80基因的黑色素瘤细胞生长特性及免疫原性探讨
http://www.100md.com 《癌症》 1999年第5期
     作者:刘然义Δ 熊宇芳 屈伸* 尤颖健 邓耀祖

    单位:同济医科大学生化教研室(武汉,430030);Δ中山医科大学肿瘤防治中心生物治疗室(广州,510060) ※通讯作者

    关键词:CD80(B7-1);黑色素瘤;免疫原性;肿瘤疫苗;基因治疗

    癌症990522 【摘 要】 目的:初步探讨弱免疫原性肿瘤细胞导入CD80基因后免疫源性是否增强,以及肿瘤免疫原性与细胞表面分子的关系。方法:通过脂质体介导将CD80基因导入小鼠黑色素瘤B16细胞后,利用SABC法检测CD80的表达;MTT法测定肿瘤细胞体外增殖能力;将肿瘤细胞接种至同源小鼠皮下后观察成瘤期、荷瘤小鼠存活期及肿瘤结节生长速度;在同源淋巴细胞肿瘤细胞混合培养(MLTCs)后,通过测定淋巴细胞增殖指数(MTT法)和CTL杀伤活性(LDH释放改良法)检测肿瘤细胞的免疫原性。结果:CD80基因转染的B16细胞中存在CD80的稳定表达;与野生型B16细胞和模拟转染的B16细胞比较,CD80转染的B16细胞体外生长速度无明显变化(P>0.05),体内生长速度明显减慢(P<0.05),体外刺激淋巴细胞增殖和诱导CTLs的能力明显增强(P<0.05)。结论:弱免疫原性肿瘤细胞导入CD80基因可增强免疫原性,其作用强弱与肿瘤细胞表达MHC及ICAM-1等分子的状况有关。
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    中图分类号:R739.5;R392.11 文献标识码:A 文章编号:1000-467X(1999)05-0562-04

    Immunogenicity and biological characteristics of CD80-transfected B16 melanoma

    LIU Ran-yiΔ,XIONG Yu-fang,QU Shen,et al.

    Department of Biochemistry,Tongji Medical University,Wuhan 430030,P.R.China

    ΔBiotherapy Laboratory,Cancer Center,Sun Yat-sen University of Mendical Sciences,Guangzhou 510060,P.R. China
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    【Abstract】 Objectives:To investigate the effects of the CD80 costimulatory molecule expression on the immunogenicity and biological characteristics of poorly immunogenic B16 melanoma cells,explore the relationship between the immunogenicity of tumor cells and cell surface molecules. Methods:Human CD80 cDNA was transfected into B16 melanoma cells by lipofectin-mediated gene transfer before the expansion of tumor cells were tested by MTT method in vitro;C57BL/6 mice were inculated subcutaneously either mock-transfected B16 cells (B16-neo)or CD80-transfected B16 cells (B16-CD80),then the latency,survival times and tumor mass growth were investigated.The lymphocytes were examined for both proliferation indices (PI) and specific cytotoxic activity by MTT method and improved LDH-releasing method,after syngenic Mixed Lymphocyte tumor cultures (MLTCs). Results:In the B16-CD80 cells,in which CD80 expression were detected by SABC method, demonstrated slower growth rate than B16-neo Clles in vivo (P<0.05),though they didn't in vitro. Compared with B16-wt and B16-neo cells,B16-CD80 cells more effectively induced the proliferation of effector lymphocytes and the generation of specific lytic activity against B16-wt cells. Conclusions:The CD80 (B7-1) expression in poorly immunogenic tumor cells can increase their immunogenicity and decrease their tumorigenicity,the effects are associated with the expression of ICAM-1 and MHC molecules on tumor cells surface.
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    Key words:CD80;Melanoma;Immunogenicity;Tumor vaccine;Gene therapy

    自1989年Freeman等克隆了B7-1(CD80)分子的cDNA〔1〕以来,其在T细胞介导的细胞免疫中的作用越来越受到人们重视。有实验证实,将B7-1基因导入肿瘤细胞表达能增强其免疫原性,导致肿瘤排斥反应〔2〕。本实验以免疫原性很弱的小鼠黑色素瘤细胞系B16(F0)为靶细胞,初步探讨导入CD80基因对肿瘤细胞免疫原性的影响及其与细胞表面其它分子的关系。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物和细胞

    C57BL/6小鼠(6~8周龄、雌性,购自上海西普尔-必凯实验动物有限公司)。黑色素瘤细胞系B16(F0)源于C57BL/6小鼠(购自武汉大学),在含10%小牛血清的DMEM(Gibco)中培养,小鼠淋巴细胞取自未免疫的C57BL/6小鼠脾脏,在含10%FCS的1640(Gibco)中培养,培养条件为37℃、5%CO2
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    1.2 基因转移及CD80表达检测

    将含人CD80 cDNA的重组质粒pCD-CD80(本室构建〔3〕)和空载体pcDNA3通过Lipofectin(Gibco)介导转染B16(F0)细胞,用G418(终浓度400μg/ml)筛选获得CD80转染的细胞系B16CD80和模拟转染的细胞系B16-neo。用SABC法检测这两种细胞中CD80基因的表达,I抗为鼠抗人IgM型CD80McAb(PharMingen),Ⅱ抗为生物素化羊抗鼠IgM(北京中山公司)。

    1.3 肿瘤细胞体内外生长增殖能力的观察

    在体外,用MTT法测定三种肿瘤细胞(B16-wt、B16-neo和B16-CD80)体外增殖能力,其大小以A570nm值来衡量。体内实验分两组(B16-neo组和B16-CD80)进行,分别在C57BL/6小鼠左肋皮下接种5×104个B16-neo或B16-CD80细胞(0.1ml),观察小鼠肿瘤生长情况。肿瘤生长速度以成瘤潜伏期、荷瘤小鼠存活期和肿瘤结节大小来衡量。潜伏期和存活期分别为肿瘤结节直接达到2mm和荷瘤小鼠死亡所需的天数,而肿瘤结节大小用两垂直方向直径的平均值来表示。
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    1.4 淋巴细胞增殖指数(Proliferation Indices,PI)的测定(MTT法)

    将106/ml淋巴细胞与105/ml灭活的肿瘤细胞(5×106/ml细胞用80μg丝裂霉素C37℃灭活处理1小时)各0.1ml混合于96孔板中作为实验组,对照组为0.1ml淋巴细胞或者灭活的肿瘤细胞加0.1ml培养液。37℃、5%CO2培养6天(培养介质和条件同淋巴细胞)后,用MTT法测定淋巴细胞增殖指数。淋巴细胞增殖指数(PI)用以下公式计算:PI=(实验孔A570nm-肿瘤细胞孔A570nm)÷淋巴细胞孔A570nm。

    1.5 CTLs的诱导及杀伤活性的检测

    将6×106/ml淋巴细胞与2×105/ml灭活的肿瘤细胞(同上)各1ml混合于24孔板中培养6天(培养介质和条件同淋巴细胞),收集淋巴细胞,以B16-wt为靶细胞,用LDH释放改良法〔4〕测定其特异杀伤活性,效靶比为25∶1。杀伤活性按下列公式计算:杀伤活性=(实验孔A570nm-自然释放孔A570nm)÷(最大释放孔A570nm-自然释放孔A570nm)×100%。
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    1.6 统计学处理

    所有数据均采用未配对资料的t检验进行统计分析。

    2 结果

    2.1 CD80表达的检测

    B16-CD80细胞CD80基因表达的检测结果呈阳性,而模拟转染的B16-neo细胞为阴性,如图1所示。从图中可见B16-CD80细胞膜和胞浆中由于外源基因的表达而呈现棕褐色。

    图1 SABC法检测人CD80基因的表达

    a.CD80基因转染的B16细胞(×400)

    b.阴性对照的B16-neo细胞(×400)
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    2.2 CD80基因转染的肿瘤细胞体外生长情况

    在显微镜下观察B16-wt、B16-neo和B16-CD80三种细胞,生长形态无明显差异;用MTT法检测体外增殖能力,三组细胞A570nm值分别为0.893±0.135、1.170±0.122和1.073±0.202,各组间无显

    2.3 肿瘤细胞在体内生长情况

    观察小鼠体内肿瘤生长情况,发现B16CD80组小鼠成瘤潜伏期和荷瘤小鼠存活期都显著延长(见表1),肿瘤结节的生长速度显著减慢(见图2),说明CD80基因转染的肿瘤细胞体内生长能力明显降低。

    表1 接种B16-CD80细胞后小鼠成瘤潜伏期和荷瘤小鼠存活期观察 组 别

    n
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    潜伏期(天)

    存活期(天)

    B16-neo组

    6

    12.0±4.1

    28.8±5.1

    B16-CD80组

    6

    20.8±6.0*

    43.5±8.2**

    *与B16-neo组比较P<0.05
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    **与B16-neo组比较P<0.01

    图2 接种B16-CD80细胞后小鼠体内肿瘤结节生长速度

    2.4 CD80基因转染的肿瘤细胞的免疫原性

    肿瘤细胞免疫原性的强弱可以用刺激淋巴细胞增殖、诱导CTLs产生的能力来衡量。从淋巴细胞增殖效应和CTLs杀伤活性的检测结果(图3,图4)来看,B16-CD80组PI值和CTLs杀伤活性均显著高于B16-wt和B16-neo组,说明:与野生型B16细胞和模拟转染的B16细胞相比,CD80基因转染的B16细胞免疫原性明显增强。

    3 讨论

    机体抗肿瘤免疫主要是T细胞介导的细胞免疫,而T细胞的激活需要双信号:(1)特异性刺激信号Ag-MHC复合物;(2)由共刺激分子提供的共刺激信号〔5〕。而B7-1(CD80)作为一种重要的共刺激分子,正越来越受到国内外学者的关注。有实验证实,将CD80基因导入肿瘤细胞表达能增强其免疫原性,导致肿瘤排斥反应〔6,7〕,但其对肿瘤细胞的影响与肿瘤细胞本身免疫原性强弱有关〔7〕
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    图3 CD80基因转染的B16细胞刺激淋巴细胞增殖

    *与B16-wt和B16-neo组比较P<0.05(n=3)

    图4 CD80基因转染的B16细胞诱导的CTL杀伤活性

    *与B16-wt和B16-neo组比较P<0.05(n=3)

    人和小鼠的CD80分子存在同源性,其共刺激活性在人和小鼠间存在种属交叉性〔8,9〕。本实验将人CD80基因导入免疫原性很弱的小鼠黑色素瘤细胞系B16(F0)细胞,研究弱免疫原性肿瘤细胞导入CD80基因后免疫原性是否增强,并初步分析了肿瘤免疫原性与细胞表面分子的关系。实验结果显示,B16-CD80细胞与野生型B16细胞和模拟转染的B16-neo细胞体外生长速度一致,但在同源小鼠体内B16-CD80生长速度明显减慢,成瘤潜伏期和荷瘤小鼠存活期也明显延长。这可能是由于机体对B16-CD80细胞产生了一定的免疫排斥反应从而抑制其生长。这一假设被体外实验结果所证实:在体外B16-CD80能较有效地刺激淋巴细胞增殖,诱导针对野生型B16细胞的特异杀伤活性。
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    B16-CD80细胞体内生长速度的减慢和体外刺激淋巴细胞活化能力的增强均说明免疫原性弱的B16细胞导入CD80基因也能增强免疫原性,但其效应与K1735〔6〕、RMA〔9〕等免疫原性较强的肿瘤细胞相比相对较弱(在同源小鼠体内不能导致完全的肿瘤排斥)。这可能与B16细胞表面其它分子的表达情况有关:(1)B16细胞不表达MHC-Ⅱ类分子,MHC-Ⅰ类分子表达水平较低,只能提供较弱的第一信号,故不能诱导T细胞的充分活化〔10,11〕;(2)B16细胞不表达细胞间粘附分子1(ICAM-1)〔9〕,而ICAM-1也是一种重要的共刺激分子。vanSeventer等的报道证实,ICAM-1不仅介导T细胞的粘附,而且提供共刺激信号,促进T细胞活化〔11,12〕。另有资料显示,ICAM-1与B7-1能协调同诱导T细胞活化,而单一B7-1提供的共刺激信号不足以诱导T细胞的充分活化〔9〕。最近,有人报道将B7基因和MHC-Ⅱ类分子基因〔13〕或者ICAM-1基因〔9〕共转染肿瘤细胞能显著增强其免疫原性,诱导更有效的抗肿瘤反应。这说明MHC分子、其它共刺激分子(如ICAM-1)与CD80分子协同作用,可以显著增强肿瘤细胞的免疫原性。
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    基金项目:国家教委基金资助课题(NO.JW9307)

    〔参考文献〕

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    收稿日期:1998-09-17;修回日期:1999-02-09, http://www.100md.com