EPO單克隆抗體抑制CFU-E研究

黃學文，李素芝，黃 躍，謝曉餓，劉厚東，閆春城，石泉貴，丁浩平，何 鋒，陳 有

EPO單克隆抗體抑制CFU-E研究

黃學文，李素芝，黃 躍，謝曉餓，劉厚東，閆春城，石泉貴，丁浩平，何 鋒，陳 有

目的 探討EPO單克隆抗體是否具有抑制紅系集落形成單位(CFU-E)形成的功能。方法 對大鼠骨髓進行定向體外CFU-E培養，按以下條件進行分組培養：空白對照組(不加EPO)、常規組(加EPO，不加EPO單克隆抗體)、EPO單克隆抗體干預組(EPO+EPO單克隆抗體)。培養168 h后，觀察各組CFU-E數量。結果 空白對照組、常規組、EPO單克隆抗體干預組的CFU-E集數落分別為0.0±0.0、151.8±23.3和10.7±3.9。EPO單克隆抗體干預組與常規組比較，CFU-E集落數存在非常顯著性差異(P<0.01)。結論 該EPO單克隆抗體可明顯抑制CFU-E形成，即抑制紅細胞系的增殖，是治療高原紅細胞增多癥的可能藥物。

紅系集落形成單位；促紅細胞生成素；抗體；骨髓；大鼠

在高原由于缺氧紅細胞增高，部分人員過度增高形成高原紅細胞增多癥(high altitude polycthemia，HAPC)。HAPC發病率高達到2.51%[1]，可以引起全身多器官損害，癥狀重，是危害高原人群健康的一種常見慢性高原病。目前對HAPC的治療還缺乏特效的方法與藥物[1]，急需要研究出有效的治療藥物。紅細胞生成素(erythropoietin，EPO)在HAPC的發病機理中起著重要作用，減低它的生物活性，可以調控紅細胞的生成，達到治療HAPC的目的。EPO多克隆抗體雖然可以減低EPO的生物活性[2]，但多克隆抗體有很多缺點，在臨床中使用受到限制，因此，開發EPO單克隆抗體是必然趨勢。前期本研究利用雜交瘤細胞技術制備出了EPO單克隆抗體[3]，本實驗對該EPO單克隆抗體抑制EPO促紅細胞系形成的生物效能進行了研究。

1 材料與方法

1.1 主要試劑 Rh-EPO(金坦生物技術有限公司)，EPO單克隆抗體(本院制備)。

1.2 實驗動物 SD大鼠共20只，均為雄性，體重143～155 g，從四川大學華西動物實驗中心購買。

1.3 研究方法

1.3.1 骨髓有核細胞懸液的制備 將SD大鼠處死取出股骨，DMEM細胞培養液沖洗出骨髓。將淋巴細胞分離液移入離心管中，加骨髓液形成界面，兩液體的體積比為1∶2。18 ℃、400g水平恒溫離心，吸取最上面一層。用DMEM液稀釋后重復以下操作2次：18 ℃、400g水平恒溫離心。最后采用逐步稀釋法，將細胞密度調至2.5×108/L。用2%臺盼藍檢測，活細胞率>95%。

1.3.2 實驗分組 將上述分離的細胞隨機分為3組，即：空白對照組(不加EPO)、常規組(加EPO，不加EPO單克隆抗體)和EPO單克隆抗體干預組(EPO+EPO單克隆抗體)。分別進行紅系集落形成單位(CFU-E)培養，空白對照組不加EPO；常規組加EPO，但不加EPO單克隆抗體；EPO單克隆抗體干預組加EPO和EPO單克隆抗體。各組加入的EPO及EPO單克隆抗體的濃度及量見表1。CFU-E培養采用甲基纖維素培養體系[4]。

表1 各組培養液體系成分

1.3.3 培養條件及時間 從表1各組甲基纖維素培養體系液分別取0.2 ml加入培養板一個孔中，每組加20個孔。在飽和濕度、5%CO2、37 ℃的CO2培養箱中培養168 h。

1.4 CFU-E集落判定標準及計數 CFU-E集落判定標準：細胞為橘紅色，集落內細胞數≥8個。CFU-E集落計數方法：在顯微鏡下計數每單個培養孔全視野內的CFU-E集落數量。

2 結果

空白對照組無CFU-E集落形成；常規組CFU-E集落數較多，每個培養孔CFU-E集落數平均值為151.8±23.3；EPO單克隆抗體干預組CFU-E集落數明顯減少(圖1)，每個培養孔CFU-E集落數平均值為10.7±3.9。EPO單克隆抗體干預組與常規組比較，CFU-E集落數非常顯著減少(P<0.01)。

圖1 各組CFU-E培養結果

A：空白對照組，無CFU-E集落；B：常規組，CFU-E集落數較多；C：EPO單克隆抗體干預組，CFU-E集落數減少

3 討論

HAPC血液學特點是紅細胞過度增多，紅細胞壓積增高，紅細胞變形能力減低，血液黏度增高，血液流動阻力增加，血液運氧能力下降，引起全身多器官、組織缺氧，對身體危害特別大。但目前在高原環境，由于缺氧這個發病的根本原因未消除，HAPC的治療還缺乏特效的方法[1]，急需要研究出有效的新藥物。另一方面，HAPC本質上是一種繼發性紅細胞增多，其發病機制與真性紅細胞增多癥有本質的區別。當HAPC患者回到低海拔地區一定時間缺氧得到改善后，紅細胞可恢復到正常，其紅細胞增多是可逆的，也就是可以調控的，HAPC是可以治療的。

在紅細胞系的形成與成熟過程中，要經過造血干細胞、紅系祖細胞、紅系前體細胞、網織紅細胞，最終形成成熟紅細胞。造血干細胞是一種多能干細胞，大部分處于靜止期，部分處于增殖狀態，造血干細胞向何種細胞系分化、增殖，細胞因子起決定作用。當EPO與造血干細胞上的受體結合后傳導信號，造血干細胞向紅系祖細胞分化與增殖[5]。紅系祖細胞上也存在EPO受體，在EPO的作用下，紅系祖細胞進一步向前增殖與分化。可見EPO在紅細胞系的形成中起重要作用，是HAPC發病的重要機制。在平原人群中，EPO的正常濃度為10～26 U/L，到高原后的幾小時內已開始明顯增加，此后一直高于平原水平[6]。在大部分HAPC患者，血漿EPO值顯著高于非HAPC人群。如果將EPO的生物活性降低，紅細胞的生成將減少，HAPC將得到根本意義上的治療。

當EPO與EPO抗體結合后，可出現以下改變：EPO空間結構發生改變；出現空間位阻效應；抗體至少是二價的特性，使一個抗體同時和兩個抗原結合，進而最后形成數個EPO抗原與EPO抗體結合，形成免疫復合物[7]。由于以上改變，影響EPO與其受體的結合或影響受體的二聚化，使信號傳道受阻，其生物活性降低或喪失，進而阻礙骨髓紅細胞系的形成。

CFU-E是一種比較成熟的紅系祖細胞[8]，是紅細胞系的生成過程的重要標志。在本研究中，空白對照組無CFU-E集落形成，而常規組CFU-E形成良好，單個培養孔CFU-E集落數平均值達到151.8±23.3；而在EPO單克隆抗體干預組，當培養體系中加入EPO單克隆抗體后，每個培養孔CFU-E集落數平均值下降到10.7±3.9，說明該EPO單克隆抗體可以抑制CFU-E形成，即抑制紅細胞系的形成。該EPO單克隆抗體有望用于HAPC的治療。

單克隆抗體用于臨床治療已有成功的范例，根據不完全統計，到2010年全球已經上市的單克隆抗體至少有100多個[9]。該EPO單克隆抗體是使用雜交瘤細胞技術制備的抗體[3,5]，具有性質均一穩定、特異性強的特點，可通過細胞株體外培養長期獲得，應用前景廣闊。但是其為鼠源性抗體，是一種異種蛋白，可能產生免疫應答，不能直接使用于人體。下一步將使用基因工程技術對其進行人源化改造，降低其抗原性，以期用于臨床。

[1] 牟信兵,李素芝.高原病學[M].拉薩：西藏人民出版社,2001:257,327.

[2] 黃學文,李素芝,高鈺琪,等.EPO多克隆抗體對抗EPO活性的研究[J].西南國防醫藥,2006,16(1):23.

[3] 李素芝,黃學文,黃躍,等.EPO單克隆抗體的制備[J].高原醫學雜志,2010,20(1):12.

[4] 劉秀珍.造血干細胞培養技術[M].北京:北京人民出版社，1993:46.

[5] Lacombe C,Mayeux P.Bology of erythropoietin[J].Haematologica,1998,83:724.

[6] Reynfarje CJ,Ramos J.Humoral control of erythropoietic activity in man during and after altitude exposure[J].Proc Soc Exp Biol Med,1994,116:49-65.

[7] 何維,高曉明.醫學免疫[M].北京:人民衛生出版社,2005:71.

[8] 陸再英,鐘南山.內科學[M].北京:人民衛生出版社,2011:564.

[9] 朱保泉.生物制藥技術[M].北京:化學工業出版社,2004:270.

Research on suppression of colony-forming unit-erythroid by EPO monoclonal antibody

Huang Xuewen,Li Suzhi,Huang Yue,Xie Xiaoe,Liu Houdong,Yan Chuncheng,Shi Quangui,Ding Haoping,He Feng,Chen You

Department of Mountain Sickness,General Hospital of Tibet Military Command,Lhasa,Tibet,850000,China

Objective To study whether EPO monoclonal antibody can inhibit the formation of colony-forming unit-erythroid(CFU-E).Methods Marrow samples collected from rats

oriented culture for CFU-E.According to the different culture conditions,the samples were divided into blank control group(without EPO),conventional group(with EPO,but without EPO monoclonal antibody),and intervention group with EPO monoclonal antibody(EPO+EPO monoclonal antibody).After the culturing for 168 hours,the levels of CFU-E in each group were observed.Results The average colony counts of CFU-E in the blank control group,conventional group,and EPO monoclonal antibody intervention group were 0.0±0.0,151.8±23.3,and 10.7±3.9,respectively.There were significant differences in the colony counts of C-FUE among the three groups(P<0.01).Conclusion EPO monoclonal antibody can significantly inhibit the formation of CFU-E and the erythron proliferation.It is a possible medicine for the treatment of high altitude polycythemia.

colony-forming unit-erythroid;erythropoietin;antibody;marrow;rat

拉薩市科技局資助合作項目(2004078)

850000 拉薩，西藏軍區總醫院高山病科

R 594.3

A

1004-0188(2014)01-0014-04

10.3969/j.issn.1004-0188.2014.01.006

2013-12-05)