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编号:10286030
不同细胞因子基因转导对小鼠B16细胞体内生长及免疫原性的影响
http://www.100md.com 《中国免疫学杂志》 1999年第1期
     作者:于晓盽 唐佩弦 张明伟 黄 英 彭善云 侯春梅 刘元林 毛 宁

    单位:军事医学科学院基础医学研究所,北京100850

    关键词:基因转导;肿瘤细胞;免疫调控

    中国免疫学杂志990109 中国图书分类号 R73-3

    摘 要 目的:通过比较不同细胞因子基因转导对肿瘤细胞体内生长及对机体免疫活性的影响,探讨其可能的作用机制及因子间的协同效果。方法:采用逆转录病毒介导的方法将IL-6/IL-2融合基因及IL-6、IL-2单基因分别导入小鼠B16黑色素瘤细胞中,检测基因修饰瘤细胞体内成瘤及对机体LAK、CTL活性的诱导。结果:三种基因修饰的肿瘤细胞均可表现出体内生长抑制及免疫原性增强,但融合基因转导细胞的改变,较单一基因修饰细胞更为明显。结论:融合基因转导可较单一基因转导具有更好的肿瘤细胞修饰效果。
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    Effect of various cytokine gene transduction on B16 cell growth in vivo and immunogenicity

    YU Xiao-Dan,TANG Pei-Xian,ZHANG Ming-Wei et al.

    Institute of Basic Medical Sciences Academy of Military Medical Science,Beijing 100850

    Abstract Objective:To investigate the modulation mechanism of various cytokine gene-transfer on tumor cell biological characteristics and the synergetic effect between cytokines,studied the effect of single IL-2,IL-6 gene or IL-6/IL-2 fusion gene transduction on tumor cell growth in vivo and immunogenicity.Methods:Constructed three retroviral vectors contained hIL-6,hIL-2 single gene or hIL-6-/IL-2 fused gene.The vectors were transferred into B16 melanoma cell line respectively and the influence of gene transfer on tumorigenicity and the LAK and CTL cytotoxic activities of vaccinated mice splenocytes were examined.Results:B16 cells modified by various gene showed decreased tumorigenicity and enhanced LAK,CTL cytotoxicity.The changes of fusion gene-transfectant is more obvious than that of single gene-transfectants.Conclusion:The efficiency of tumor cell modification induced by various cytokine gene-transfer is different,as the synergetic effect ,the effect induced by IL-6/IL-2 fusion gene-transfer is superior to that of the IL-6 and IL-2 gene alone.
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    Key words Gene transfer Tumor cell Immuno-modulation

    将经细胞因子基因修饰后的肿瘤细胞作为瘤苗用于肿瘤的免疫治疗,正成为肿瘤生物治疗研究的重要组成部分。为探讨不同的细胞因子基因转导对肿瘤细胞影响的差异及两种细胞因子基因转导对于肿瘤细胞修饰的协同作用,构建了含人IL-6、IL-2单基因及IL-6/IL-2融合基因的逆病毒载体。将三种基因分别导入小鼠黑色素细胞瘤B16细胞中,对不同基因转导细胞对肿瘤细胞的修饰及对机体免疫活性的刺激等方面进行了深入的实验研究。

    1 材料与方法

    1.1 实验试剂 所用试剂分别购自Promega及华美

    生物公司,51Cr购自Amesham公司。

, 百拇医药     1.2 逆转录病毒载体的构建 采用PCR方法分别扩增人IL-6及IL-2基因的编码区片段,于两端加入EcoRI及BamHI酶切位点,将两种基因分别插入逆转录病毒载体pLXSN中,构建成含人IL-6及IL-2的逆转录病毒载体。含人IL-6/IL-2融合基因的构建参见文献[1]。

    1.3 细胞转染及细胞因子活性测定 B16小鼠黑色素瘤细胞系,引自中国医科院基础所病理研究室,逆病毒介导的基因转染、细胞筛选及细胞因子活性测定等方法详见文献[2,3]。实验所用B16-IL-2、B16-IL-6/IL-2细胞株每天1×106 cells IL-2的表达量均为200 U/ml,B16-IL-6及B16-IL-6/IL-2细胞株IL-6的表达量分别为60 U/ml及40 U/ml。野生型及转染空载体的B16细胞均不表达上述两种细胞因子。

    1.4 实验动物 C57BL/6小鼠,二级动物,6~8周龄,体重16~20 g,雌雄不限,购自本院动物中心。
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    1.5 基因转导对小鼠B16细胞体内生长的影响 C57BL/6小鼠,随机分组,分别收集各实验组细胞制备单细胞悬液并接种于小鼠右侧背部皮下,观察各组小鼠成瘤潜伏期、计算成瘤率及荷瘤存活时间。

    1.6 基因转导的B16细胞对机体免疫反应的影响

    1.6.1 动物免疫接种 C57BL/6小鼠,随机分为B16、B16-IL-2、B16-IL-6、B16-IL-6/IL-2四个免疫接种组及一个对照组。免疫接种组即收集上述各实验组细胞,3 Gy钴60照射后,分别在各组小鼠腹腔注射接种,1×106/只,1次/w,共计3次。对照组小鼠只注射等量PBS液 。最后一次接种后7 d,每组各处死5只小鼠取脾脏进行免疫学检测,余小鼠分别予以皮下接种不同浓度的B16细胞,观察肿瘤生长情况。

    1.6.2 51Cr-4 h释放法测定小鼠脾淋巴细胞LAK及CTL的杀伤活性 方法详见文献[4]。
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    1.6.3 混合淋巴细胞肿瘤细胞反应(MLTR) 方法参见文献[5]。

    1.7 统计学处理 采用一元单方方差分析。

    2 结果

    2.1 基因转导对B16细胞体内成瘤及生长的影响 皮下接种细胞数为1×104/只浓度时,野生型B16细胞成瘤率为100%,而各基因转导组细胞成瘤潜伏期明显延长,单一基因转导组成瘤率降至60%,融合基因转导组成瘤率降至40%。各组荷瘤存活期均较对照组明显延长。

    2.2 基因转导B16细胞对机体免疫反应的影响

    2.2.1 脾细胞的LAK和CTL杀伤活性 免疫接种组小鼠脾淋巴细胞,经体外诱导产生的LAK及CTL杀伤活性均较野生型B16细胞接种组提高 ,以B16-IL-6/IL-2免疫组为最高。测定结果见表1。
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    2.2.2 混合淋巴细胞肿瘤细胞反应 各免疫接种组及对照组脾淋巴细胞单独培养或与经Mit C处理的肿瘤细胞共培养48 h后,取出镜下观察,可见加入相应处理肿瘤细胞的培养孔内,淋巴细胞增殖较为明显,细胞增殖呈克隆状,3H-TdR掺入测定结果见表2。由3H-TdR掺入率比较结果可以看出,当淋巴细胞与瘤细胞共培养时,三个基因转导组表现出增殖活性较B16组及对照组明显提高,提示经基因修饰的瘤细胞用于免疫接种,可使小鼠淋巴细胞处于致敏状态,对于再次相遇的瘤细胞具有识别和反应性增殖的能力。

    2.3 免疫接种对再移植瘤生长的影响 免疫接种后的小鼠分别予以皮下接种不同浓度的B16野生型瘤细胞,结果表明,各免疫接种组小鼠均对再次接种的野生型B16细胞产生一定的排斥能力,但随接种肿瘤细胞数目的增加,这种排斥野生型瘤细胞生长的能力逐步减弱直至消失,实验结果见表3。

    表1 不同免疫接种组小鼠脾淋巴细胞杀伤活性
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    Tab.1 Cytotoxicity of splenocytes from various vaccinated mice Groups

    (cell inoculated)

    Cytotoxic activity(%)

    LAK

    CTL

    B16

    12±2.1

    25±4.3

    B16-IL-2

    20±1.41)
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    55±5.62)

    B16-IL-6

    23±2.31)

    58±5.92)

    B16-IL-6/IL-2

    33±2.12)

    69±4.72)

    Note:significance of the difference was compared with that of wild type B16 group,1)P<0.05,2)P<0.01表2 混合淋巴细胞肿瘤细胞反应
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    Tab.2 Mixed lymphocyte tumor cell reaction

    3 H-TdR incorporation(cpm)

    Lymphocyte

    Lymphocyte

    plus wild B16

    Lymphocyte plus

    gene modified B16

    Control

    718±91

    1 300±64
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    ND

    B16

    832±73

    1 775±77

    ND

    B16-IL-2

    868±82

    2 500±841)

    3 821±4301)

    B16-IL-6

    698±40

    2 852±2591)
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    4 283±4361)

    B16-IL-6/IL-2

    741±56

    2 774±2931)

    4 428±5071)

    Note:significance of the difference was compared with that of control group,P<0.01,ND:no do表3 免疫接种对再移植瘤生长的影响

    Tab.3 Influence of the rechallenge tumor growth by vaccination
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    Dose of rechallenge B16 cells

    1×104

    1×105

    1×106

    B16

    3/5

    5/5

    5/5

    B16-IL-2

    0/5

    3/5

    5/5
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    B16-IL-6

    0/5

    2/5

    5/5

    B16-IL-6/IL-2

    0/5

    0/5

    5/5

    3 讨论

    IL-2与IL-6两种细胞因子均在机体的免疫反应中起着重要的作用。将IL-2及IL-6基因转入肿瘤细胞的众多实验表明,细胞因子基因在肿瘤局部的持续表达可以有效地改变肿瘤细胞的免疫微环境,增强肿瘤细胞特异性的抗原提呈,活化CTL细胞,从而产生抗肿瘤免疫[6,7]。我们的实验结果表明经三种基因修饰后的B16细胞致瘤原性有不同程度的降低,肿瘤生长潜伏期及荷瘤生存期延长,其中以融合基因转导细胞变化最为明显。在基因转导细胞作为瘤苗用于小鼠免疫接种的实验中,我们发现IL-6基因转导对细胞的影响要优于IL-2基因转导,而经融合基因修饰的B16细胞具有较IL-2或IL-6单基因修饰的B16细胞更强的免疫原性,表现为用其免疫小鼠可诱导出较强的LAK及CTL杀伤活性,并可排斥较大剂量再次接种的野生型B16细胞的生长。一定的细胞因子之间产生协同效果的作用机制可以涉及免疫调节和肿瘤细胞修饰等方面,由于IL-2和IL-6均可激活T细胞,诱导NK、LAK、CTL细胞活性,此外,IL-2可以改变T细胞的异常信号传导,而IL-6可以增强细胞MHC抗原的表达[8,9]。因此由两种细胞因子基因修饰的肿瘤细胞可以从多种机制获得更好的抗原提呈及免疫刺激效果。然而这种抗瘤免疫能力的产生是有限的,当接种数十倍于致瘤剂量的肿瘤细胞时,可发现机体排斥野生型瘤细胞生长的能力减弱或完全消失。显然如何更好地促进肿瘤抗原的识别与提呈,提高机体的抗瘤免疫能力,仍是肿瘤生物治疗研究中一个亟待解决的难题。
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    不同细胞因子基因转导对小鼠B16细胞体内生长及免疫原性的影响 本课题受国家博士后科学基金资助〔(1995)7号〕

    作者简介:于晓盽,女,38岁,博士后;

    合作导师,唐佩弦,男,68岁,教授,主要从事实验血液学和肿瘤生物治疗研究

    4 参考文献

    1 于晓盽,唐佩弦,张明伟 et al. 逆转录病毒介导的IL-6/IL-2融合基因转导对小鼠B16细胞粘附及转移特性的影响.中国肿瘤生物治疗学杂志,1997;4(2):115

    2 Gastl G,Finstad C L,Guarini A et al. Retroviral vector-mediated lymphokine gene transfer into human renal cancer cells.Cancer Res,1992;52(22):62293 曹雪涛,于益芝,徐志工 et al. IL-4基因转染瘤苗体内抗肿瘤转移作用及其免疫机理的初步研究.中华微生物学和免疫学杂志,1996;15(1):53
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    4 Eisenthal A,Ramakrishna V,Skornick Y et al. Induction of cell-mediated immunity against B16-IL6 melanoma in mice vaccinated with cells modified by hydrostatic pressure and chemical crosslinker.Cancer Immunol Immunother,1993;36(5):300

    5 Hock H,Dorsch M,Kunzendorf U et al. Mechanisms of rejection induced by tumor cell-targeted gene transfer of interleukin 2,interleukin 4,interleukin 7,tumor necrosis factor,or interferon 8.Proc Natl Acad Sci USA,1993;90(7):2774
, 百拇医药
    6 Nishihara K,Barth R F,Wilkie N et al. Increased in vitro and in vivo tumoricidal activity of a macrophage cell line genetically engineered to express IFN-γ,IL-4,IL-6,or TNF-α.Cancer Gene Therapy,1995;2(2):113

    7 Gansbacher B,Zier K,Daniels B et al. Interleukin 2 gene transfer into tumor cells abrogates tumorigenicity and induces protective immunity.J Exp Med,1990;172(4):1217

    8 Tsang K Y,Kashmiri S,Qi C F et al.Transfer of the IL-6 gene into a human colorectal carcinoma cell line and consequent enhancement of tumor antigen expression.Immunol Lett,1993;36(2):179

    9 Salvadori S,Gansbacher B,Zier K.Functional defects are associated with abnormal signal transduction in T cells of mice inoculated with parental but not IL-2 secreting tumor cells.Cancer Gene Therapy,1994;1:165

    〔收稿1997-03-25 二次修回1998-05-20〕, http://www.100md.com