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编号:10285107
mIL-12基因转染促进小鼠树突状细胞混合淋巴细胞反应
http://www.100md.com 《安徽医科大学学报》 2000年第2期
     作者:徐彤 杨靖清 殷慧君 唐佩弦

    单位:徐彤 殷慧君(北京医科大学人民医院儿科,北京 100044);唐佩弦 杨靖清(军事医学科学院基础医学研究所,北京 100850)

    关键词:树突状细胞;白细胞介素12;转染;淋巴细胞转化;小鼠

    安徽医科大学学报000204 摘要 目的 观察mIL-12基因转染的小鼠树突状细胞(DC)功能的改变。方法 分离小鼠骨髓单个核细胞与rmGM-CSF和rmIL-4培养1周,对培养的细胞进行形态学观察,FACS检测细胞表面DEC205、CD86表达。以mIL-12重组腺病毒转染培养的DC, ELISA测定培养上清中mIL-12的水平,混合淋巴细胞反应检测转染细胞的功能。结果 培养1周后,得到具有典型DC形态的细胞,以mIL-12重组腺病毒为载体转染DC, 培养上清中可以检测到较高水平的mIL-12;与对照组相比转染细胞能明显地刺激混合林巴细胞反应。结论 小鼠骨髓单个核细胞经GM-CSF和IL-4培养1周,生成大量DC, mIL-12重组腺病毒感染培养的DC对T细胞刺激显著增强。
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    中图分类号 R329.24

    文献标识码 A 文章编号 1000-1492(2000)02-0094-04

    mIL-12 gene transferred murine dendritic cells stimulate mixed lymphocyte reaction

    Xu Tong, Yang Jingqing, Yin Huijun et al

    (Dept of Pediatrics, Peoples Hospital, Beijing Medical University,Beijing 100044)

    Abstract Objective To observe the function of dendritic cells(DC) transfected with mIL-12 (murine IL-12) gene. Methods Monocytes isolated from murine bone marrow were cultured with rmGM-CSF and rm-IL4 for 7 days. Characteristics of the cultured cells were observed and the expression of DEC205 and CD86 was detected by FACS. DC derived from culture were transfected with recombinant adenovirus containing mIL-12 gene. mIL-12 in the supernatant was detected by ELISA. MLR was studied with different types of DC. Results After 7 days of culture, a large number of cells with typical characteristics of DC were observed. The mIL-12 level in the supernatant of transfected DC was high. More noticeable MLR was found with DC transfected mIL-12 gene in comparison with the control. Conclusion Generatin of large number of DC from murine bone marrow monocyte cultures supplemented with GM-CSF and IL-4 for 1 week. The function of DC transfected with AdCMIVIL-12 enhanced in mixed lymphocyte reaction.
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    MeSH dendritic cells; interleukin-12; transfection; lymphocyte transformation; mice

    树突状细胞(dendritic cells,DC)迄今被认为是最重要的抗原递呈细胞, 能摄取、加工抗原并向Ⅰ类抗原限制的CTL及Ⅱ类抗原限制的CD4+ T细胞递呈,DC可在体内外直接激活原初(naive) T细胞〔1,2〕。鉴于其在免疫系统中的特殊作用,DC治疗作为肿瘤治疗方案之一近来受到普遍关注。本研究从小鼠骨髓分离出单个核细胞, 加入 1×106 U.L-1 rmGM-CSF和8×105 U.L-1的rmIL-4,培养7天,获得大量具有典型DC形态的细胞。扫描电镜下观察细胞表面特征,流式细胞仪检测细胞表面分子的表达及吞噬功能。为了进一步提高DC对T细胞的作用,我们用重组腺病毒为载体介导mIL-12基因转染经GM-CSF和IL-4诱生的DC细胞,发现mIL-12转染的DC细胞较对照组更明显地激发混合淋巴细胞反应。
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    1 材料与方法

    1.1 实验动物及主要试剂 C57 BL/6小鼠及Balb/c小鼠:6~8周龄,♀,购自军事医学科学院动物中心(实验动物准字号:D01-031及 D01-028)。293细胞:为人胚肾细胞株,是复制缺陷型重组腺病毒载体包装细胞,由军事医学科学院吴祖泽院士惠赠。rmGM-CSF和rmIL-4及rmTNF-α:购自Peprotech公司。大鼠抗小鼠DEC205、CD86单克隆抗体及PE标记羊抗大鼠IgG:购自Serotech。PBA:含5 ml.L-1 BSA, 200 mg.L-1 NaN3(质量浓度,下同)的PBS。RPMI 1640及DMEM(Gibco)完全培养液含1×105 U.L-1青霉素、1×105 U.L-1链霉素,100 ml.L-1胎牛血清 (天津市川页生化制品研究所);新生牛血清购自北京军区兽医站;重组腺病毒AdCMVIL-12、AdCMVLacZ粗提液(西班牙Navarra大学Dr Cheng Qian 惠赠);3H-TdR(中国科学院原子能研究所,放射性比度0.74 GBq.mol-1活性);氯化铯(Boehringer mannheim);6孔板和U形底96孔板 (Nunc);mIL-12的ELISA 试剂盒购自Endogen公司;FITC-Dextran(Promega,相对分子量77 000)。Tris-NH4Cl缓冲液:4.12 g Tris溶于160 ml蒸馏水,盐酸调pH至7.65,为A液。称取NH4Cl 8.3 g溶于1 L蒸馏水,为B液。使用前B与A 9∶1体积混合,盐酸调pH至7.2。
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    1.2 DC体外培养 C57BL/6小鼠断颈处死,分离股骨,剪开股骨两头,用注射器自其一侧冲洗出骨髓细胞,离心收集细胞,加入Tris-NH4Cl缓冲液破坏红细胞(3 ml液体可加入约108个红细胞),5 min后加入PBS洗涤3次,用RPMI 1640悬浮细胞并调整细胞浓度为2.5×109.L-1,置于6孔板内,37℃,5% CO2饱和湿度下贴壁2 h,吸弃上清。用预热37℃的RPMI 1640培养基轻轻洗去非贴壁细胞,得到贴壁单核细胞。每孔加入2 ml内含rmGM-CSF1×106 U.L-1, rmIL-4 8×105 U.L-1的完全RPMI 1640培养液。 2天换液1次,补充新鲜培养基和细胞因子,于培养的第7日收集悬浮细胞。
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    1.3 电镜观察 收集的悬浮细胞用PBS洗2次,2.5%戊二醛固定,PBS洗2次,制成悬液,1%锇酸固定,4℃,30 min,梯度乙醇脱水,乙酸异戊酯置换。CO2临界点干燥,扫描电镜观察。由军事医学科学院仪器中心协助完成。

    1.4 细胞表面分子测定及吞噬功能 收集细胞,用FACS标记液PBA洗2遍, 加入PBA 10倍稀释的单抗DEC205及CD86各0.1 ml,单抗标记浓度为10 mg.L-1,置4℃标记30 min后,PBA洗2遍,加入PE标记的羊抗大鼠 IgG二抗4℃暗处标记30 min,二抗标记浓度为2 mg.L-1,PBA洗2遍,通过流式细胞仪检测细胞表面分子。记数约106,经或未经10 μg.L-1 rmTNF-α诱导24 h的DC,用含0.5 g.L-1 FITC-Dextran的RPMI 1640完全培养基重悬,37℃孵育细胞30 min;对照组DC置于0℃,30 min后用含PBA洗3次,流式细胞仪检测。
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    1.5 mIL-12重组腺病毒感染培养的DC

    1.5.1 腺病毒的扩增、收集、纯化及滴度测定 293细胞用完全DMEM培养液培养。待细胞长满至培养瓶底的70%~80%时培养基更换为含2.5 ml.L-1新生牛血清的DMEM,加入重组腺病毒粗提液,继续培养观察48~72 h,收集呈病态反应(cytopathic effect, CPE)的293细胞,反复冻融5次,冻融液1 500 r.min-1,离心20 min,弃细胞碎片,上清经氯化铯密度梯度2次离心浓缩腺病毒颗粒,离心产物经Hank液透析后,加入200 ml.L-1甘油,分装后于-70℃冻存备用。病毒滴度采用噬斑分析法结合细胞病变测定法〔3〕

, 百拇医药     1.5.2 mIL-12重组腺病毒感染DC DC培养的第7天,吸出悬浮细胞,以RPMI 1640洗2次,FACS分选DEC205阳性细胞,分别以纯化的腺病毒AdCMVIL-12和AdCMVLacZ(MOI为500)感染,37℃共同孵育4 h, RPMI 1640洗涤3次去除游离病毒, 再用含rmGM-CSF和rmIL-4的完全1640重悬细胞,继续培养48 h。

    1.5.3 mIL-12重组腺病毒感染DC培养上清中mIL-12含量的测定 AdCMVIL-12和AdCMVLacZ重组腺病毒感染培养7天的DC, 继续培养48 h后,收集上清,按ELISA试剂盒步骤进行操作,酶标仪测定结果在标准曲线上找出对应IL-12的含量。

    1.6 混合淋巴细胞反应 取Balb/c小鼠脾脏铜网研磨,用Tris-NH4Cl缓冲液破坏红细胞,5 min后加入PBS洗涤细胞2次,以RPMI 1640重悬,37℃贴壁2 h,收集上清未贴壁细胞,用含200 ml.L-1小牛血清的RPMI 1640重悬,浓度为1010.L-1,加至预先已用含200 ml.L-1小牛血清的RPMI 1640浸湿的尼龙毛柱上37℃,吸附1 h后,冲洗尼龙毛柱,冲出的非吸附细胞主要是T淋巴细胞,加入96孔板,每孔104个细胞。转染和未转染的DC用RPMI 1640完全培养基悬浮,浓度为5×109.L-1,与丝裂霉素C 30 mg.L-1 37℃孵育30 min后,在96孔板内分别加入103个、104个和5×104个DC细胞/孔,每孔终体积200 μl,各组设3个复孔,37℃ 5% CO2培养96 h,于培养结束前18 h每孔加入3H-TdR 37 kBq。多头细胞收集器收集细胞,液闪计数仪检测cpm值,结果以3孔均值表示。
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    2 结果

    2.1 体外培养DC生成及形态 从小鼠骨髓分离的单个核细胞,贴壁培养2 h,加入含rmGM-CSF 1×106 U.L-1, rmIL-4 8×105 U.L-1的完全培养基培养。加入细胞因子的第2天起,轻轻转动培养皿,小心吸去悬浮细胞。第2天即可见明显的细胞团形成;至第4~5天,细胞团体积已相当大,可见少量的悬浮细胞;培养至第6~7天,细胞团解体,大部分细胞为悬浮细胞,光镜下观察可见细胞形态不规则,有大量的突起,具典型的DC形态。培养7天的DC细胞进行扫描电镜观察,细胞表面具有大量的皱折和不规则突起(图1)。

    图1 扫描电镜观察DC形态
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    2.2 培养的DC表面分子表达及吞噬功能 FACS检测培养7天DC表面DEC205、CD86表达,发现小鼠骨髓分离的单个核细胞经rmGM-CSF和rmIL-4诱导后,DEC205阳性率在50%以上,CD86的表达在60%以上。FITC标记的葡聚糖被细胞摄取后通过流式仪检测荧光强度,可反映细胞的吞噬能力,图2中未经TNF-α诱导的细胞中吞噬葡聚糖的阳性率为47.84%,经10 μg.L-1 rmTNF-α诱导24 h后的细胞吞噬葡聚糖的阳性率为10.61%,说明体外培养7天的未成熟DC有较强的吞噬外源性抗原能力,但是经诱导成熟的DC对抗原的摄取能力降低。

    图2 TNF-α诱导对DC吞噬能力的影响

    2.3 重组腺病毒感染的DC细胞培养上清中mIL-12含量 经氯化铯密度梯度离心后AdCMVLacZ和AdCMVIL-12的滴度分别为2.1×1013 pfu.L-1及4.5×1012 pfu.L-1。AdCMVLacZ以MOI值50、100、500、1 000、5 000去感染DC, 发现随MOI值的增加,腺病毒的感染率也增高,但到达500以后,感染率增加得不明显。rmGM-CSF和rmIL-4培养DC至第9天,ELISA测定上清中的mIL-12含量为12.5 ng.L-1; AdCMVLacZ、AdCMVIL-12均以MOI 500感染DC,AdCMVLacZ感染DC 48 h后培养上清中mIL-12含量为15 ng.L-1, AdCMVIL-12感染DC 48 h后培养上清mIL-12含量达到(516.7±57.4) mg.L-1,表明重组腺病毒成功介导了mIL-12的转染。
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    2.4 混合淋巴细胞培养结果 混合淋巴细胞培养中,AdCMVIL-12感染的DC在浓度为每孔5×103和104时,3H-TdR的掺入值均比AdCMVLacZ感染的DC高,提示IL-12基因转染的DC具有更强的刺激T细胞增殖的能力,结果见图3。

    3 讨论

    DC由Steinmen和Cohn〔4〕于1973年首先发现,随着对其分化发育 、表面分型等方面研究的不断深入和开展,DC日趋成为人们关注的焦点。DC来源于骨髓的CD34+细胞,分布于除脑之外的所有器官、组织。虽然分布广泛但含量极少,比如在外周血中,DC的含量仅占白细胞的1/1 000〔5〕,所以体外扩增DC成为临床应用的第一个关键。近年来用
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    图3 重组腺病毒感染的DC混合淋巴细胞培养

    细胞因子体外诱生DC获得成功,为DC的临床运用开辟了道路。研究者用GM-CSF、IL-4和TNF-α采取不同配伍,分别从外周血CD34+细胞、脐带血CD34+造血祖细胞及外周血单个核细胞诱导出具有DC形态和功能的细胞。Inaba等〔6〕将小鼠骨髓细胞用多种单抗以及补体去除淋巴细胞、粒细胞、巨噬细胞后,剩下的细胞加入GM-CSF培养1周,培养过程中反复去除粒细胞得到DC。我们在本实验中简化了这一操作过程,将分离出的小鼠骨髓单个核细胞,与rmGM-CSF和rmIL-4共同培养1周后,获得了大量带有典型形态的细胞,光镜及电镜观察都表明,这些细胞具有DC的特征,FACS检测DEC205阳性细胞可达50%以上,CD86的表达在60%以上。GM-CSF可以促进DC的增殖,而IL-4可以抑制巨噬细胞和粒细胞的生成。DC是以形态而得名,缺少B细胞、T细胞和NK细胞的标记,目前CD83多用于人成熟DC 的标记,DEC205被认为是小鼠DC的标记。
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    DC参与T细胞功能的多个方面,不仅参与混合淋巴细胞反应,促进细胞毒T细胞的形成,也参与T细胞对丝裂原的增殖反应〔7〕。DC能够促进naive CD4+ T细胞向Th1细胞分化, Kanangat和Kang〔8,9〕在人郎罕细胞和小鼠脾细胞的DC检测到IL-12 mRNA;Heufler等〔13〕用RIA法分别检测了小鼠脾脏和骨髓来源的DC,发现在未受刺激的情况下,来源于脾的DC培养上清中可检测到(8.4±4.8) ng.L-1的IL-12(P70),骨髓来源的DC培养上清中测到(6.4±4.3) ng.L-1水平的IL-12,经葡萄球菌(Staphyloccocus)刺激后,IL-12的分泌增加,可以上升到30 ng.L-1左右。为了提高DC对T细胞的刺激作用,我们尝试用 IL-12腺病毒载体转染自小鼠骨髓诱生的DC,培养上清中通过ELISA可以检测到高水平的IL-12, 同时转染细胞对混合淋巴细胞反应的刺激增强,提示IL-12转染的DC可能具有更强的激活T细胞的功能。虽然上述体外实验的结果表明IL-12的转染提高了DC的功能,但我们尚未取得体内实验的证据,有待于今后进一步探索。
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    作者简介:徐 彤,女,30岁,博士

    参考文献

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    1999-05-01收稿

    2000-01-05修回, 百拇医药