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順鉑和紫杉醇對CIK細胞殺傷食管癌細胞活性的影響及其分子機制研究*

2015-12-20 08:09:33梅家轉徐虹劉桂舉趙繼智
中國腫瘤臨床 2015年12期
關鍵詞:紫杉醇乳腺癌

梅家轉 徐虹 劉桂舉 趙繼智

·基礎研究·

順鉑和紫杉醇對CIK細胞殺傷食管癌細胞活性的影響及其分子機制研究*

梅家轉 徐虹 劉桂舉 趙繼智

目的:研究紫杉醇、順鉑對人食管癌EC9706細胞NKG2D配體表達及CIK細胞殺傷活性的影響,探討相關分子機制。方法:MTT法測定紫杉醇、順鉑對EC9706細胞的24 h半數抑制濃度(IC50)。流式細胞儀檢測1/2 IC50濃度紫杉醇、順鉑作用前、后EC9706細胞NKG2D配體的表達。乳酸脫氫酶釋放法檢測效靶比20:1、30:1時,CIK細胞對1/2 IC50濃度紫杉醇、順鉑作用前、后EC9706細胞的殺傷活性。熒光定量PCR法檢測1/2 IC50濃度紫杉醇、順鉑作用EC9706細胞24 h前、后DNA損傷修復基因(ATM、ATR、CHK1、CHK2、P53)表達的變化。結果:紫杉醇、順鉑的24 h半數抑制濃度分別為10、5 μg/mL。1/2 IC50濃度紫杉醇作用24 h后,EC9706細胞MICB、ULBP2、ULBP3表達均明顯增強(P<0.05),MICA、ULBP1表達無顯著性變化(P>0.05);1/2 IC50濃度順鉑作用24 h后,EC9706細胞MICA、MICB、ULBP2、ULBP3表達均明顯增強(P<0.05),ULBP1表達無顯著性變化(P>0.05)。效靶比20:1、30:1時,CIK細胞對1/2 IC50濃度紫杉醇、順鉑作用后的EC9706細胞的殺傷活性均明顯增強(P<0.05)。1/2 IC50濃度紫杉醇作用24 h后,DNA損傷修復基因表達均無顯著性變化(P>0.05);1/2 IC50濃度順鉑作用24 h后,ATM、ATR、CHK1、CHK2基因表達均明顯增加(P<0.05),P53基因表達無顯著性變化(P>0.05)。結論:順鉑、紫杉醇均可增強CIK細胞的殺傷活性,其分子機制可能與激活DNA損傷修復基因,進而增加NKG2D配體表達有關。

食管癌 紫杉醇 順鉑 細胞因子誘導的殺傷細胞 NKG2D配體 DNA損傷修復基因

本研究組前期研究[1-2]表明食管癌細胞株及食管癌組織均表達NKG2D(natural-killer group 2,member D)配體,CIK細胞通過NKG2D-NKG2D配體通路對食管癌細胞發揮殺傷作用。提高腫瘤細胞表面NKG2D配體的表達有助于免疫細胞發揮抗腫瘤作用[3]。研究發現藥物通過DNA損傷反應促進腫瘤細胞NKG2D配體的表達,從而激發免疫細胞的抗腫瘤活性[4-5]。紫杉醇(paclitaxel,PTX)、順鉑(cisplatin,DDP)是治療食管癌最常用的化療藥物。本研究將觀察紫杉醇、順鉑對CIK細胞殺傷食管癌EC9706細胞的影響,并探討其分子機制,為臨床開展化療聯合CIK細胞治療晚期食管癌提供理論和實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料

RPMI 1640(美國Gibco公司);CD3單抗(以色列ProSpec-Tany TechnoGene公司);FITC-CD4/PE-CD8/ PerCP-CD3、FITC-CD56、PE-NKG2D、FITC-IgG1、PE-IgG1、鼠抗人 MICA、MICB、ULBP1、ULBP2、ULBP3單抗和FITC標記山羊抗鼠IgG1二抗(美國R&D公司);基因重組人白細胞介素2(IL-2,遼寧省衛星生物制品研究所);干擾素-γ(IFN-γ,上海市克隆生物高技術有限公司);淋巴細胞分離液(天津市灝洋生物制品有限公司);RNA提取試劑盒(德國QIAGEN公司);熒光定量PCR試劑盒(美國Life tech?nologies公司);LDH釋放試驗試劑盒(美國Promega公司);紫杉醇(海南中化聯合制藥專業股份有限公司);順鉑(云南省生物谷燈盞花藥業公司);人食管癌EC9706細胞株(本實驗室凍存)。本文符合本院倫理委員會要求。

1.2 方法

1.2.1 引物設計與合成 用Primer Express 3.0軟件設計DNA損傷修復基因(ATM、ATR、CHK1、CHK2、P53)及β-actin基因特異引物(表1),經美國國立生物技術信息中心數據庫BLAST驗證后,由上海英濰捷基貿易有限公司合成。

1.2.2 CIK細胞的制備 密度梯度法分離健康人外周血單個核細胞,經淋巴細胞分離液密度離心,生理鹽水洗滌獲得外周血單個核細胞。用RPMI 1640液調至起始密度5.0×106/mL。加入1 000 U/mL的IFN-γ,放置37℃,5%CO2培養箱中培養24 h后加入濃度為50 ng/mL的CD3mAb,500 U/mL的IL-2,以后每2~3 d添加IL-2濃度為500 U/mL的新鮮培養基。培養14 d,流式細胞術檢測CIK的表型滿足CD3+>90%、CD3+CD8+>70%、CD3+CD56+>30%、CD3+CD4+<30%、NKG2D>80%用于實驗。

1.2.3 EC9706細胞培養 細胞培養基為含10%胎牛血清、100 μ/mL青霉素和100 μg/mL鏈霉素的RPMI 1640。

1.2.4 MTT法檢測PTX、DDP半數抑制濃度(IC50) 取對數生長期EC9706細胞計數并稀釋至5×104/mL,接種于96孔板,每孔200 μL,各種藥物濃度做3個平行孔,1個空白對照。培養24 h后,分別加入不同濃度梯度的PTX、DDP(表2),培養24 h后,每孔加入MTT(5 mg/mL)20 μL,繼續培養4 h,吸去上清,加入DMSO 150 μL。用酶標儀(波長490 nm)檢測A值,計算抑制率,分別計算出PTX、DDP的24 h半數抑制濃度(IC50)[6]。

1.2.5 PTX、DDP對EC9706細胞NKG2D配體的影響檢測 對數生長期EC9706細胞,以5×104/mL的濃度接種于2個100 mL培養瓶中,培養24 h后,分別加入PTX、DDP,使其終濃度為使其終濃度相當于1/2 IC50,以不加藥物組做對照,培養24 h后,收集PTX、DDP處理前、后的EC9706細胞,PBS洗滌,計數細胞,分管。按1 μg/106細胞濃度分別加入MICA、MICB、ULBP1、ULBP2、ULBP3單抗,4℃作用30 min,PBS洗滌后再加FITC標記的山羊抗鼠IgG1二抗,4℃孵育30 min,PBS洗滌后上機,以同型IgG1抗體為陰性對照。用流式細胞儀分析1×104細胞中陽性細胞數,計算百分率。為減少誤差,重復實驗3次。

表1 DNA損傷修復基因及β-actin基因引物序列Table1 Primer sequences of DNA damage repair genes and β-actin

表1 DNA損傷修復基因及β-actin基因引物序列(續表1)Table1 Primer sequences of DNA damage repair genes and β-actin

表2 不同濃度PTX、DDP對EC9706細胞增殖的抑制率影響Table 2 Paclitaxel and cisplatin decreased the viability of EC97065 cell line

1.2.6 CIK細胞殺傷活性測定[7]采用4 h乳酸脫氫酶釋放測定法,參照Cytotox96 Non-Radioactive Cytotoxocity Assay實驗步驟。取對數生長期EC9706細胞計數并稀釋至2×105/mL,接種于96孔板,每孔50 μL。設定效靶比為20:1、30:1,以培養14 d的CIK細胞為效應細胞,加入不同濃度CIK細胞50 μL,按照試劑盒說明,進行4 h乳酸脫氫酶釋放實驗。酶標儀檢測OD值(波長490 nm),分別計算CIK細胞對1/2 IC50濃度PTX、DDP作用24 h前、后的EC9706細胞的殺傷活性。效靶比為20:1時,采用抗NKG2D單抗阻斷CIK細胞表面NKG2D受體,同法求出CIK細胞對1/2 IC50PTX、1/2DDP作用24 h后的EC9706細胞殺傷活性;實驗重復3次。

1.2.7 熒光定量PCR法檢測DNA損傷修復基因表達使用RNA提取試劑盒分別提取1/2 IC50濃度的PTX、DDP作用24 h前后EC9706細胞的RNA,紫外分光光度計檢驗純度并定量,將所得RNA逆轉錄為cDNA。熒光定量PCR反應體系為:SYBRGreenPCRMasterMix(2×)10μL,上游引物(10 mmol/L)0.4 μL,下游引物(10 mmol/L)0.4 μL,cDNA模板1 μL,加水至總體積20 μL。兩步法PCR反應條件為:95℃預變性10 min,95℃變性10 s,60℃退火/延伸1 min,共50個循環。采用相對定量法處理數據,以β-actin為內參,Z=2-ΔCt,其中ΔCt=Ct目的基因-Ctβ-actin。

1.3 統計學分析

實驗數據采用SPSS 10.0統計軟件進行分析。數據以x±s表示,兩組資料之間的比較采用t檢驗,以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 CIK細胞表型

如圖1所示,培養14 d后,流式細胞儀測定結果為:CD3+>90%、CD3+CD8+>80%、CD3+CD56+>30%、 CD3+CD4+<25%、NKG2D>80%,滿足CIK細胞的表型要求。

2.2 PTX、DDP對EC9706細胞的半數抑制濃度

如表2所示,不同濃度的PTX、DDP作用于EC9706細胞24 h,隨著濃度的增加,其對腫瘤細胞的抑制作用逐漸增強,PTX、DDP對EC9706細胞的24 h半數抑制濃度(IC50)分別為10、5 μg/mL。

2.3 PTX、DDP作用前、后EC9706細胞表面NKG2D配體表達情況

如圖2、表3所示,PTX、DDP處理前EC9706細胞NKG2D配體表達分別為(藍色曲線代表同型對照單抗,紅色表示原發表達):MICA(27.54±0.90)%、MICB(3.77± 0.90)%、ULBP1(3.18±1.56)%、ULBP2(42.78±0.34)%、ULBP3(4.82±0.49)%。1/2 IC50PTX(黑色曲線)與EC9706細胞共孵育24 h后,EC9706細胞表面MICB、ULBP2、ULBP3表達較作用前明顯增強(P<0.05),MICA、ULBP1無顯著性變化;1/2 IC50DDP(綠色曲線)與EC9706細胞共孵育24 h后,EC9706細胞表面MICA、MICB、ULBP2、ULBP3表達明顯增強(P<0.05),ULBP1無顯著性變化。

2.4 PTX、DDP作用前、后EC9706細胞對CIK細胞的殺傷敏感性

如表4所示,效靶比分別為20:1、30:1時,1/2 IC50濃度的PTX、DDP作用后較作用前相比,CIK細胞對EC9706細胞的殺傷活性均明顯增高,且差異均有統計學意義(P<0.05)。效靶比20:1,抗NKG2D單抗阻斷CIK細胞表面NKG2D受體后,CIK細胞對1/2 IC50PTX、1/2DDP作用后的EC9706細胞殺傷活性分別為(11.98±1.72)%、(11.26±1.19)%,與作用前相比差異均有統計學意義(P<0.05),抗NKG2D單抗阻斷CIK細胞表面NKG2D受體后,CIK細胞對1/2 IC50濃度的PTX、DDP作用后的EC9706細胞殺傷活性組間比較差異無統計學意義(P>0.05)。

2.5 PTX、DDP對DNA損傷修復基因表達的影響

如表5所示,1/2 IC50濃度的順鉑作用24 h后,EC9706細胞的ATM、ATR、CHK1、CHK2基因表達均明顯增加(P<0.05),P53基因表達無顯著性變化(P>0.05);1/2 IC50濃度的紫杉醇作用24 h后,EC9706細胞的ATM、ATR、CHK1、CHK2、P53基因表達均無明顯變化(P>0.05)。

圖1 CIK細胞表型Figure 1 Phenotype of CIK cells

圖2 PTX、DDP對EC9706細胞NKG2D配體表達的影響Figure 2 Expression of NKG2D ligands on EC9706 cells before and after treatment with PTX or DDP

表3 1/2 IC50PTX、DDP對EC9706細胞NKG2D配體表達的影響 (%)Table 3 Expression of NKG2D ligands on EC9706 cells before and after treatment with 1/2 IC50PTX or DDP

表4 PTX、DDP作用前、后EC9706細胞對CIK細胞的殺傷敏感性比較 (x±s,%)Table 4 Cytotoxicity of CIK cells against EC9706 cells before and after treatment with PTX or DDP(x±s,%)

表5 PTX、DDP對食管癌EC9706細胞DNA損傷修復基因表達的影響Table 5 Expression of DNA damage repair genes of EC9706 cells before and after treatment with PTX or DDP

3 討論

化療和靶向治療作為晚期腫瘤患者主要治療方法,其抗腫瘤的分子靶點相對明確。然而化療和靶向治療對機體免疫系統的影響及對免疫細胞抗腫瘤活性的影響尚不明確。越來越多體內外研究表明,化療和靶向治療影響機體免疫系統的抗腫瘤活性,甚至其體內抗腫瘤效果與患者體內免疫細胞功能密不可分。研究表明赫賽汀治療HER-2高表達乳腺癌近期效果和遠期療效與患者體內NK細胞的不同功能密切相關[8]。伊馬替尼治療慢性粒細胞白血病患者的同時,提高患者體內NK細胞表面NKG2D受體表達增強,增強了NK細胞的活性,與伊馬替尼共同發揮抗腫瘤作用[9]。新近的研究表明化療藥物吉西他濱能夠誘導腫瘤細胞表面NKG2D配體表達,增強免疫細胞對腫瘤細胞的殺傷活性,吉西他濱聯合免疫細胞輸注提高了晚期腫瘤患者的遠期效果[10],上述研究結果提示化療和靶向治療體內抗腫瘤作用與體內免疫系統的作用密不可分,NKG2D-NKG2D配體系統起關鍵作用。

NKG2D-NKG2D配體信號通路在抗腫瘤免疫中發揮重要作用,NKG2D表達在NK細胞、γδT細胞和CD8+T細胞表面,是機體免疫細胞抗腫瘤的主要活化性受體[11]。NKG2D配體包括兩大類[11]:MHC-I類鏈相關分子A或B(MHC class I chain-related molecule A or B:MICA,MICB)及UL16結合蛋白(UL16 binding proteins:ULBP1,ULBP2,ULBP3)。NKG2D配體廣泛表達于腫瘤細胞表面,免疫細胞表面NKG2D受體與腫瘤細胞表面NKG2D配體結合,激發抗腫瘤免疫應答。

CIK細胞是人外周血單個核細胞在體外經多種細胞因子共同培養一段時間后獲得的異質細胞群。該群體細胞表面表達NKG2D受體。CIK細胞對腫瘤細胞殺傷作用依賴NKG2D受體和腫瘤細胞表面NKG2D配體結合,釋放穿孔素和顆粒酶發揮抗腫瘤作用[12-13]。NKG2D配體表達于腫瘤細胞表面,是CIK細胞識別腫瘤細胞的重要分子,增加NKG2D配體表達能顯著增強CIK細胞對腫瘤細胞的殺傷活性[14-15]。研究表明DNA損傷反應能啟動DNA損傷修復系統,上調DNA損傷修復相關基因(ATM、ATR、CHK1、CHK2、P53)等表達,進而誘導腫瘤細胞表面NKG2D配體表達,增強免疫細胞的抗腫瘤活性[5]。

化療是晚期食管癌最主要的治療手段,PTX、DDP聯合化療是該類患者的標準治療方案。本研究證實PTX、DDP作用EC9706細胞后,CIK細胞對EC9706細胞的殺傷活性明顯提高,表明PTX、DDP提高了EC9706細胞對CIK細胞殺傷的敏感性。進一步對PTX、DDP提高EC9706細胞對CIK細胞殺傷敏感性的機制進行了研究,結果顯示PTX、DDP均能提高EC9706細胞表面NKG2D配體的表達。DDP是通過DNA損傷反應上調ATM、ATR、CHK1、CHK2表達發揮作用,而PTX上調NKG2D配體表達作用與DNA損傷反應無關,可能與紫杉醇是細胞有絲分裂抑制劑,不能直接造成DNA損傷有關,相關分子機制有待進一步研究。

臨床有多項研究證實,化療聯合自體CIK細胞治療能夠延長腫瘤患者的生存期[10,16],結合本研究認為紫杉醇、順鉑為主的聯合化療方案可與CIK細胞組成過繼性免疫化療方案,有望成為治療食管癌的新方法。

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(2015-04-09收稿)

(2015-05-22修回)

(編輯:周曉穎)

梅家轉 專業方向為腫瘤的綜合治療。

E-mail:mjzhuan@163.com

2015天津乳腺癌防治研究國際研討會成功召開

2015年5月由中國抗癌協會、中國抗癌協會乳腺癌專業委員會主辦,天津醫科大學腫瘤醫院承辦的2015天津乳腺癌防治研究國際研討會在天津召開。

此次會議的主題為乳腺癌研究的前沿與方向,會議邀請來自美國、日本、瑞典等國際知名的乳腺癌研究專家,以及包括香港、臺灣在內的我國30余個省、市、自治區的乳腺癌領域的研究專家,分別針對乳腺癌基礎研究及流行病學、乳腺癌轉化醫學與分子分型、乳腺癌影像診斷與外科治療、內分泌治療、靶向治療、放射治療、綜合及個體化治療等方面進行學術交流,旨在傳遞國際乳腺癌領域最新的研究成果,交流乳腺癌診斷及治療最新的進展和技術,為廣大的乳腺癌醫療工作者提供與該領域國際、國內頂尖專家面對面交流的機會。此次會議的交流及報告代表了世界上最先進的乳腺癌診治水平,為國內乳腺癌從業醫療人員與國際知名乳腺癌研究專家提供了一個出色的交流合作的平臺。

——本刊編輯部

Effect of cisplatin and paclitaxel on the cytotoxicity of cytokine-induced killer cells on esophagus carcinoma and its molecular mechanisms

Jiazhuan MEI,Hong XU,Guiju LIU,Jizhi ZHAO
Department of Oncology,Zhengzhou People's Hospital,Zhengzhou 450003,China
This work was supported by the Science and Technology Program of Henan Province(No.112102310126)

Jiazhuan MEI;E-mail:mjzhuan@163.com

Objective:To explore the effect of paclitaxel(PTX)and cisplatin(DDP)on the expression of NKG2D ligands of human esophagus carcinoma cell EC9706 and on the cytotoxicity of cytokine-induced killer(CIK)cells,as well as to discuss its molecular mechanisms.Methods:The half maximal inhibitory concentration(IC50)values of PTX and DDP against EC9706 cells for 24 h were measured by MTT assay.The expression levels of NKG2D ligands(MICA,MICB,ULBP1,ULBP2,and ULBP3)on the EC9706 cell surface before and after 24 h culture with 1/2 IC50of PTX or DDP were assayed by flow cytometry.Cytotoxicity of CIK cells against EC9706 cells before and after 24 h culture with 1/2 IC50PTX or DDP was analyzed by lactate dehydrogenase release assay at an effector to target cell ratio(E:T)of 20:1 and 30:1,respectively.The expression levels of DNA damage repair genes(ATM,ATR,CHK1, CHK2,and p53)of EC9706 cells before and after 24 h incubation with 1/2 IC50PTX or DDP were detected by quantitative fluorescent PCR.Results:The IC50values of PTX and DDP were 10 and 5 μg/mL,respectively.MICB,ULBP2,and ULBP3 on EC9706 cells were upregulated after 24 h culture with 1/2 IC50PTX(P<0.05),and the expression levels of MICA,MICB,ULBP2,and ULBP3 were higher after 24 h culture with 1/2 IC50DDP(P<0.05).Cytotoxicity of CIK cells against EC9706 cells cultured with 1/2 IC50of PTX or DDP at E:T of 20:1 and 30:1 was significantly enhanced compared with those untreated(P<0.05).The expression levels of DNA damage repair genes did not significantly increase after 24 h treatment with 1/2 IC50PTX(P>0.05),whereas ATM,ATR,CHK1,and CHK2 were overexpressed after 24 h treatment with 1/2 IC50DDP(P<0.05).Conclusion:PTX or DDP can enhance the susceptibility of EC9706 cells to CIK cell-mediated lysis by upregulating the expression of NKG2D ligands through activating DNAdamage repair genes.

esophagus carcinoma,paclitaxel,cisplatin,cytokine-induced killer cells,NKG2D ligands,DNAdamage repair genes

10.3969/j.issn.1000-8179.20150396

鄭州人民醫院腫瘤內科(鄭州市450003)

*本文課題受河南省科技計劃攻關項目(編號:112102310126)資助

梅家轉 mjzhuan@163.com

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