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编号:10288936
腺病毒介导的人GM-CSF基因转染瘤苗增强机体免疫功能的实验研究
http://www.100md.com 《肿瘤》 2000年第4期
     作者:刘庆宏 钱海鑫 甘健和 许期年 陈易人

    单位:刘庆宏(扬州大学医学院附属苏北医院肿瘤外科 扬州 225001);钱海鑫 甘健和 许期年 陈易人(苏州医学院附属第一医院)

    关键词:粒细胞巨噬细胞集落刺激因子;腺病毒;疫苗;基因疗法

    肿瘤000410 摘要:目的 研究腺病毒介导的人GM-CSF基因转染瘤苗体内抗肿瘤 免疫作用极其机理。方法 应用GM-CSF基因转染、辐照的瘤苗对 小鼠肝癌模型进行免疫基因治疗,观察该疗法对荷瘤小鼠脾细胞NK、LAK、CTL活性的影响、 脾淋巴细胞转化反应的影响以及荷瘤小鼠的生存期。结果 经GM-CSF基因 转染瘤苗治疗后,脾细胞CTL活性显著升高,而NK、LAK细胞活性未见明显增强、脾淋巴细胞 转化反应显著增强、生存期显著延长。结论 GM-CSF基因转染瘤苗能诱导出有效的抗肿瘤免疫反应,揭示了应用该疗法进行肿瘤 基因治疗的可行性。
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    中图分类号:R730.3 文献标识码:A 文章编号:1000-7431(2000)04- 0266-03

    AUGMENT OF ANTO-TUMOR IMMUNITY IN VIVO WITH ADENOVIRUS-MEDIATED HUMAN GM-CSF GENE THERAPY

    LIU Qing-hong

    (Department of Carcinoma Surger y, Subei Hospital, Medical College of Yangzhou University, Yangzhou 225001,China)

    QIAN Hai-xin

    (Department of Carcinoma Surger y, Subei Hospital, Medical College of Yangzhou University, Yangzhou 225001,China)
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    GAN Jian-he,et al.

    (Department of Carcinoma Surger y, Subei Hospital, Medical College of Yangzhou University, Yangzhou 225001,China)

    Abstract:Objective To study the antitumor effect of cancer vaccine transfected with human GM-CSF gene in vivo and its mechanism. Methods The NK, LAK, CTL act ivity and the lymphocyte transformation test (LTT) of splenocytes from tumor-be aring mice after treated with GM-CSF-transfected and irradiated cancer cells w ere measured. The survival time was also observed. Results Treated with GM-CSF-transfected and irradiated cancer cells not only significantly augmented LTT and CTL activity (but not NK or LAK activity) of splenocytes, and also significantly prolonged the survival time of tumor-bearing mice. Conclusion Irradiated an d GM-CSF-transfected tumor cells induced effective anti-tumor immunity. The e xpression of GM-CSF gene in tumor cells seems to be feasible for cancer gene th erapy.
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    Key words: GM-CSF; Adenovirus; Vaccines; Gene therapy

    重组腺病毒载体能成功地介导GM-CSF基因转染H22细胞并能有效表达、GM-CSF基因 转染瘤苗体内致瘤性显著降低[1]。本文进一步研究该疗法体内应用后对荷瘤小鼠 免疫功能的影响,以期为该疗法应用于临床肿瘤治疗提供理论依据。

    材料与方法

    1、主要试剂 携带人GM-CSF基因的重组腺病毒载体(Ad5亚型)以及未携带人GM-CSF基因 的假腺病毒颗粒由美国贝勒医学院黄汉贤博士研制并提供。3H-TDR购于上海原子能 研究所。基因重组人IL-2购于上海生物化学研究所。PHA购于广州医学工业研究所。RPMI- 1640购自日本制药株式会社。胰酶及DNA酶为Difco公司产品。
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    2、动物及细胞株 BALB/c近交系小鼠,雄性,6~8周龄,16~18 g,购自中科院上海实验 动物中心。小鼠肝癌细胞株(H22)购自中科院上海药物研究所。K562、P81 5细胞株购自中科院上海细胞生物学研究所。

    3、GM-CSF基因转染瘤苗的获得 参照文献[1],命名为H22-GM+。同法 获得未携带人GM-CSF基因的假腺病毒颗粒的肝癌细胞,命名为H22-GM-

    4、瘤苗的辐照处理 见参考文献[1]

    5、小鼠脾淋巴细胞悬液的制备 参照文献[2],用RPMI-1640配成2×106/ml, 等用。
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    6、小鼠脾细胞LAK、CTL活性的诱导 取脾淋巴细胞悬液置于含10 % FCS的培养液中,加入r IL-2至终浓度为1000 μ/ml,培养3天,检测LAK活性。将脾淋巴细胞悬液与辐照灭活的H 22细胞以20∶1比例置于含10 % FCS的培养液中,置于5 % CO2、37℃温箱中温育6 天后检测CTL杀伤活性。

    7、NK、LAK、CTL活性的检测 均采用3H-TDR掺入法。检测NK选用K562为靶细 胞,检测LAK时选用P815为靶细胞,检测CTL时选用野生型H22为靶细胞。用γ 计数仪测定cpm值。

    8、小鼠脾淋巴细胞转化实验 采用3H-TDR掺入法。用γ计数仪测定cpm值,结果以 刺激指数(SI)表示:
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    9、荷瘤小鼠的制备及治疗观察 取体内传代H22肝癌细胞第5~7天的BALB/c小鼠,抽 取癌性腹水,用Hanks液洗2遍,配成1×106/ml,给BALB/c小鼠皮下接种0.1 ml,当皮下 长 出肿瘤结节达2 mm时随机分为4组,每组10只,进行体内实验,下述治疗每周1次,连续2周 , 其中5只用于免疫学指标的检测,于荷瘤后第15天处死小鼠送检,5只用于观察生存期。分组 如下:A组:对照组,腹腔内注射Hanks液0.1 ml/次,每天3次,连续3天;B组:H22 瘤苗治疗组,腹腔内注射1×108/ml用野生型H22细胞制成的瘤苗0.1 ml。C组:H 22-GM-瘤苗治疗组,腹腔内注射1×108/ml H22-GM-瘤苗0.1 ml。 D组:H22-GM+瘤苗治疗组,腹腔内注射1×108/ml H22-GM+瘤苗0. 1 ml。
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    10、统计学分析 采用两样本均数比较的t检验、方差齐性检验。

    结果

    1、对荷瘤小鼠脾细胞NK、LAK、CTL活性的影响 H22-GM+瘤苗应用后对荷瘤小鼠 脾细 胞NK、LAK活性影响不大,各组间无显著差异(P>0.05),对于CTL活性的影响比较明显 。B、C组与对照组间差异不明显(P>0.05),而D组与对照组间存在显著差异(P<0 .005)。表明H22-GM+瘤苗应用后使CTL活性显著升高(见表1)。

    表1 荷瘤小鼠经不同治疗脾细胞NK、LAK、CTL杀伤活性 分组

    (n=5)

    杀伤活性(%)(±s)
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    NK

    LAK

    CTL

    A(Hanks)

    18.68±2.68

    16.76±3.07

    26.09±3.08

    B(野生型H22)

    20.64±3.42

    17.92±3.71

    28.10±3.00

    C(H22-GM-)
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    16.94±1.45

    17.62±3.97

    26.76±2.77

    D(H22-GM+)

    14.65±2.33

    15.88±3.52

    46.54±5.51*

    注:与Hanks对照组相比*P<0.005

    2、对小鼠脾淋巴细胞转化反应的影响 不同治疗对荷瘤小鼠脾淋巴细胞转化反应的影响不 同,与Hanks液对照组相比,野生型H22瘤苗和H22-GM-瘤苗对荷瘤小鼠脾 淋巴 细胞转化反应无明显增强作用(P>0.05),而H22-GM+瘤苗应用后则可使脾 淋巴 细胞转化反应显著升高(P<0.01),提示H22-GM+瘤苗应用后,机体细胞免 疫功能有所增强(见表2)。
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    表2 不同治疗对荷瘤小鼠脾淋巴细胞转化反应的影响 分组(n=5)

    淋巴细胞转化反应(%)(±s)

    A(Hanks)

    35.87±5.02

    B(野生型H22)

    37.20±6.33

    C(H22-GM-)

    37.43±4.35
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    D(H22-GM+)

    63.46±9.52*

    注:与Hanks对照组相比*P<0.01

    3、对荷瘤小鼠存活期的影响 本实验以皮下接种H22肝癌细胞为荷瘤模型,观察了各 种不同治疗对荷瘤小鼠存活期的影响,结果:A组(Hanks):23.0±2.25;B组(野生型H 22):26.6±2.25;C组(H22-GM-):24.8±2.71;D组(H22-GM +):52.2±6.61,统计学处理:B、C组与对照组相比无显著差异(P>0.05),而D组 与对照组差异非常显著(P<0.005)。以上说明:H22-GM+瘤苗体内应用后发 挥了一定的抗肿瘤效应,使荷瘤小鼠存活期明显延长。
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    讨论

    细胞因子基因疗法是目前肿瘤基因治疗研究中的热门课题。人们设法将具有免疫调节作用和 抗肿瘤作用的细胞因子基因导入宿主体内,并使之稳定有效地表达,使其体内持续存在一定 水平的内源性细胞因子,已取了初步疗效,它比直接注射细胞因子治疗的毒副作用轻、疗效 佳。

    GM-CSF作为一种具有多种潜能的造血生长因子,目前正被用于恶性肿瘤的临床和实验研究 。Dranoff[3]等实验证实:分泌GM-CSF的黑色素瘤细胞在体内激发的强烈、长期 、特异的抗肿瘤免疫效应需CD4+、CD8+ T细胞参与。Armstrong[4]将分 泌GM-CSF的黑素瘤细胞接种小鼠皮下,局部组织切片示大量的CD4+、CD8+T细胞 的浸润。章卫平等[5]应用GM-CSF基因工程瘤苗免疫治疗小鼠,免疫功能检测发现 脾脏CTL活性显著升高。作者在以前的研究中证实:GM-CSF基因转染瘤苗体内致瘤性降低 、瘤苗的辐照处理抑制了肿瘤细胞的增生,但并不影响细胞因子的表达[1],在此 基础上进一步研究了其对机体免疫功能的影响。本实验观察到:GM-CSF基因转染H22 细胞在体内对于NK、LAK细胞活性的影响与对照组相比无显著差异,说明该疗法对机体NK、L AK细胞活性没有增强作用,而与对照组相比CTL杀伤活性明显升高,这可能是GM-CSF基因 转染瘤苗应用后发挥了一定抗肿瘤效应,使荷瘤小鼠存活期明显延长的最主要原因。由于野 生型H22瘤苗和H22-GM-瘤苗组CTL杀伤活性未见明显升高,因此CTL杀伤活 性 升高与GM-CSF基因导入及表达分泌有关。而脾淋巴细胞转化反应显著升高则进一步表明, 该疗法使机体细胞免疫功能明显增强。
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    研究表明,GM-CSF基因转染瘤苗体内接种后,局部持续存在的GM-CSF,一方面通过一 系列机制使其致瘤性降低、免疫原性增强,为激活免疫功能打下基础;另一方面,则招引多 种免疫效应细胞(主要是CTL细胞)大量浸润,并激活其功能,对肿瘤细胞进行排斥和杀伤。 GM-CSF基因转染瘤苗这一抗肿瘤机制的发现,为进一步深入研究奠定了基础,也为最终 将其运用于临床治疗恶性肿瘤提供了理论和实验依据。

    作者简介:刘庆宏,男,硕士,主治医师。

    参考文献

    [1]钱海鑫,刘庆宏,甘建和,等. 人粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子基因转染 瘤苗的抗肿瘤研究〔J〕. 中华实验外科杂志,1998,15(2):141

    [2]Awwar M, North KJ. Cyclophosphamide-induced immunologically mediated of a cyclosphamide-resistent murine tumor: A consequence of eliminating precursor L 3T4+ suppressor T-sells〔J〕. Res, 1989, 49:1649
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    [3]Dranoff G, Jaffee F, Lazenby A, et al. Vaccination with irradiated tumor ce lls engineered to secrete murine granulocyte-macrophage colony-stimulating fac tor stimulate potent, specific, and long-lasting anti-tumor immunity〔J〕. Pro c Natl Acad Sci USA, 1993, 90:3539

    [4]Armstrong CA, Bottella TH, Murrag N, et al. Antitumor effects of granulocyt e-macrophage colony-stimulating factor production by melanoma cells〔J〕. Canc er Res, 1996, 56(9):2191

    [5]章卫平,曹雪涛,黄欣,等. GM-CSF基因修饰的不同肿瘤瘤苗体内诱导抗肿瘤免疫功 能的比较〔J〕. 中国肿瘤生物治疗杂志,1995,2(4):321

    (收稿日期:1998-11-12;修回日期:1999-01-25), 百拇医药