呂雅琳周曉偉,2胡 彬曾學(xué)思劉 毅,2*孫建方,2*
Tim-3對B16F10細(xì)胞共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖的影響
呂雅琳1周曉偉1,2胡 彬1曾學(xué)思1劉 毅1,2*孫建方1,2*
目的: 明確T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白-3(Tim-3)對B16F10細(xì)胞共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖的影響。方法: 構(gòu)建Tim-3真核表達(dá)載體后,CCK-8法檢測Tim-3融合蛋白對B16F10共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖。結(jié)果: Tim-3融合蛋白轉(zhuǎn)染組淋巴細(xì)胞增殖活力低于未轉(zhuǎn)染組和轉(zhuǎn)染空載體組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論: Tim-3融合蛋白抑制B16F10共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖。
T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白; 真核表達(dá); 小鼠
Tim-3屬于T細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白(T cell immunoglobulin and mucin domain,Tim)家族,該基因家族由McIntire等于2001年發(fā)現(xiàn),1位于鼠11號染色體上,編碼一類具有共同基序的跨膜糖蛋白,基本結(jié)構(gòu)包括一個信號肽、免疫球蛋白區(qū)、黏蛋白區(qū)、跨膜區(qū)和有磷酸化位點(diǎn)的細(xì)胞內(nèi)區(qū)2。小鼠Tim-3基因編碼含有281個氨基酸的I型膜蛋白,其蛋白分子的細(xì)胞外區(qū)含有1個免疫球蛋白V區(qū),1個富含絲氨酸和蘇氨酸殘基的黏蛋白區(qū)。小鼠Tim-3有膜結(jié)合型Tim-3(full-length membrane-anchored form of Tim-3,flTim -3)和可溶型Tim-3(soluble form of Tim-3,sTim-3)兩種形式。flTim-3含有信號肽、免疫球蛋白V區(qū)、黏蛋白區(qū)、跨膜區(qū)和胞漿區(qū)。sTim-3僅含有信號肽、免疫球蛋白V區(qū)和胞漿區(qū)。Tim-3被認(rèn)為特異性表達(dá)于CD4+Th1和CD8+Tc1細(xì)胞,3凝集素家族中β-半乳糖苷結(jié)合凝集素-9(galectin-9)是Tim-3的主要配體,在組織內(nèi)分布廣泛,二者結(jié)合后,給T細(xì)胞提供了一種負(fù)性共刺激信號,下調(diào)免疫反應(yīng),抑制Th1介導(dǎo)的自身免疫反應(yīng)和同種免疫反應(yīng),促進(jìn)免疫耐受。4,5越來越多的研究證明,Tim-3表達(dá)于多種腫瘤相關(guān)的免疫細(xì)胞,在多細(xì)胞水平上參與腫瘤免疫。本研究構(gòu)建小鼠Tim-3基因真核表達(dá)載體并進(jìn)行表達(dá),探討Tim-3融合蛋白對與B16F10細(xì)胞共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖的影響。為今后探索Tim-3在黑素瘤免疫治療中的作用提供研究基礎(chǔ)。
1.1材料 pcDNA3.1(+)真核表達(dá)載體購自南京海普樂生物科技有限公司;PMD18-T載體、DH5α感受態(tài)細(xì)胞購自大連TAKARA公司;轉(zhuǎn)染腺病毒E1A基因的人腎上皮細(xì)胞293T細(xì)胞購自中科院上海細(xì)胞所,并在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病研究所江蘇省皮膚病與性病分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室傳代保藏。DMEM高糖培養(yǎng)基、Opti-MEM、胎牛血清購自Gibco公司;脂質(zhì)體LipofectamineTM2000購自Life公司;Trizol Rea-gent購自Invitrogen公司;PVDF膜購自Millipore新增試劑公司;PCR試劑盒、ECL曝光底物、CCK-8 Cell Counting Kit購自南京諾唯贊生物有限公司;DNA Marker、蛋白質(zhì)預(yù)染Marker購自TAKARA公司;PM Western Midview Marker購自北京康為世紀(jì)生物有限公司;EndoFree Plasmid Maxi Kit購自Qiagen公司;小鼠淋巴細(xì)胞分離液購自深圳達(dá)科為生物技術(shù)有限公司;PHA購自Sigma公司;絲裂霉素購自江蘇泰諾源生物技術(shù)有限公司。
1.2主要實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 美國Thermo Scientific公司的CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱、低溫離心機(jī)、醫(yī)用超低溫冷凍箱;蘇州凈化儀器廠的SW-CT-TF型超凈工作臺;美國Bio-Rad公司的PCR儀、凝膠成像及分析裝置、聚丙烯酰胺凝膠電泳儀、聚丙烯酰胺凝膠垂直電泳槽、半干轉(zhuǎn)微型轉(zhuǎn)膜儀;OLYMPUS公司的FV1000激光共聚焦顯微鏡;美國Millipore公司的超純水儀;中國上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司的電熱恒溫水槽;中國寧波格蘭特制冷設(shè)備制造有限公司制冰機(jī);美國Beckman公司DU640核酸蛋白定量分析儀。
1.3真核表達(dá)載體克隆策略的設(shè)計(jì) EcoR I--Kozak sequence--ATG--Signal Peptide-Tim-3-TEV protease cleavage site-GFP-6xHis--stop codon--BamH I
1.3.1小鼠Tim-3胞外域預(yù)測及引物的設(shè)計(jì)與合成
在線檢索Tim-3蛋白質(zhì)氨基酸序列及開放讀碼框ORF,并通過BLAST比對由ORF得到的氨基酸序列和核酸序列。通過TMPRED預(yù)測Tim-3可能的跨膜區(qū)域,同時參照Uniprot蛋白數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果確定Tim -3胞外域。根據(jù)其胞外域結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的 ORF用Primer premier5設(shè)計(jì)引物,并在NCBI上驗(yàn)證,由上海捷瑞生物工程有限公司合成。
1.3.2小鼠Tim3基因合成及真核表達(dá)載體的構(gòu)建、驗(yàn)證 在預(yù)實(shí)驗(yàn)過程中,發(fā)現(xiàn)從小鼠組織中RT-PCR直接獲得的原始序列構(gòu)建到載體上的表達(dá)量很低,后分析發(fā)現(xiàn)從組織中獲得的原始序列有7個稀有密碼子,影響小鼠Tim-3的體外表達(dá),所以優(yōu)化基因表達(dá)序列,并送至上海捷瑞生物工程有限公司合成。合成的序列先連接到PMD18-T載體上,導(dǎo)入DH5α感受態(tài)細(xì)胞保藏在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮研所江蘇省皮膚病與性病分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。將目的序列從PMD18-T-Tim3-EGFP重組質(zhì)粒上切下之后,連接到pcDNA3.1(+)真核表達(dá)載體上,酶切驗(yàn)證并測序比對。pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP導(dǎo)入DH5α感受態(tài)細(xì)胞保藏,并用Qiagen公司的EndoFree Plasmid Maxi Kit大量抽提,驗(yàn)證低內(nèi)毒素后定量至1μg/μL備用。
293T細(xì)胞培養(yǎng)及轉(zhuǎn)染 293T細(xì)胞常規(guī)培養(yǎng)于含10%FBS的DMEM培養(yǎng)基中,37℃、5%CO2飽和濕度培養(yǎng)箱中培養(yǎng),定期更換培養(yǎng)液,將狀態(tài)良好、處于對數(shù)生長期的細(xì)胞用0.25%胰酶消化,用完全培養(yǎng)基懸浮成單細(xì)胞懸液,細(xì)胞計(jì)數(shù)后,按1×106細(xì)胞/孔的濃度接種2 mL培養(yǎng)皿,混勻后于37℃、5%CO2培養(yǎng)24 h。將5μL濃度為1μg/μL的pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP質(zhì)粒和等量的pcDNA3.1(+)空載體質(zhì)粒分別與LipofectamineTM2000混勻后各自轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞(每組各3個重復(fù)),轉(zhuǎn)染程序按LipofectamineTM2000操作說明進(jìn)行;于轉(zhuǎn)染24 h、48 h、72 h后,分離上清及細(xì)胞,上清進(jìn)行Western blot檢測,細(xì)胞進(jìn)行激光共聚焦觀察。
1.4Western blot及激光共聚焦顯微鏡檢測小鼠Tim -3融合蛋白的表達(dá) 將轉(zhuǎn)染24 h、48 h、72 h后的上清進(jìn)行蛋白印跡檢測[轉(zhuǎn)染空載體pcDNA3.1(+)組只收集72 h時的上清]。將25μL樣品上樣SDSPAGE蛋白膠,300 mA 1 h轉(zhuǎn)印后5%牛奶封閉2 h,1∶1000鼠抗His單抗室溫孵育2 h,1∶1000山羊抗鼠二抗室溫孵育2 h,ECL曝光。
將轉(zhuǎn)染24 h、48 h、72 h后的細(xì)胞分別在激光共聚焦顯微鏡下觀察Tim-3融合蛋白表達(dá)情況。分6組:轉(zhuǎn)染pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP重組質(zhì)粒24 h、48 h、72 h的細(xì)胞,轉(zhuǎn)染pcDNA3.1(+)空質(zhì)粒24 h、48 h、72 h的細(xì)胞。
1.5小鼠黑素瘤B16F10細(xì)胞與C57BL/6小鼠脾淋巴細(xì)胞共培養(yǎng) 斷頸處死C57BL/6小鼠,取脾臟,參照小鼠淋巴細(xì)胞分離液操作說明提取脾淋巴細(xì)胞,將提取的脾淋巴細(xì)胞按照2×106/mL濃度接種于含10%FBS的RPMI-1640培養(yǎng)基中,加入10μg/m L的PHA,在37℃、5%CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5 d。培養(yǎng)過程中進(jìn)行B1610細(xì)胞的傳代與培養(yǎng),用終濃度25μg/mL的絲裂霉素處理B16F10細(xì)胞,完全洗凈絲裂霉素后與前述體外培養(yǎng)5 d后的脾淋巴細(xì)胞于96孔板共培養(yǎng):B16F10細(xì)胞每孔終濃度2×105/mL,脾淋巴細(xì)胞每孔終濃度2×106/mL。
1.6CCK-8法檢測 Tim3-EGFP融合蛋白對與B16F10共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖的影響 在上述B16F10與脾淋巴細(xì)胞共培養(yǎng)體系中分別加入轉(zhuǎn)染空質(zhì)粒和重組質(zhì)粒的293T細(xì)胞培養(yǎng)48 h上清,并進(jìn)行分組。空白組:絲裂霉素處理的B16F10細(xì)胞、293T細(xì)胞培養(yǎng)48 h上清空,空白對照組:絲裂霉素處理的B16F10細(xì)胞、脾淋巴細(xì)胞、293T細(xì)胞培養(yǎng)48 h上清。陰性對照組:絲裂霉素處理的B16F10細(xì)胞、脾淋巴細(xì)胞、轉(zhuǎn)染空質(zhì)粒293T細(xì)胞培養(yǎng)48 h上清。Tim-3融合蛋白組:絲裂霉素處理的B16F10細(xì)胞、脾淋巴細(xì)胞、轉(zhuǎn)染重組質(zhì)粒293T細(xì)胞培養(yǎng)48 h上清。
每組設(shè)3個復(fù)孔,用含10%胎牛血清的RPMI-1640培養(yǎng)基或者上清調(diào)整每孔最終總體積為100μL,于37℃,5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),分別于24 h和48 h參照CCK-8 Cell Counting Kit操作說明檢測450 nm的OD值并進(jìn)行結(jié)果分析:
細(xì)胞活力%=(實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞OD值-空白組OD值)/(空白對照組細(xì)胞OD值-空白組OD值)×100%
48 h淋巴細(xì)胞相對24 h增殖倍數(shù)=(實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞48 h OD值-空白組OD值)/(實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞24 h OD值-空白組OD值)
圖1 pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP重組質(zhì)粒結(jié)構(gòu)圖 圖2 酶切驗(yàn)證pcDNA 3.1(+)-Tim3-EGFP重組質(zhì)粒 1:pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP;2:marker
2.1Tim-3胞外域序列及引物 小鼠Tim-3蛋白包含281個氨基酸,預(yù)測其中1-19位為信號肽,20-193為胞外域,194-214位為跨膜區(qū)。根據(jù)克隆策略設(shè)計(jì)引物擴(kuò)增優(yōu)化后的Tim3-EGFP融合蛋白的核酸序列,上游引物(包含BamHI酶切位點(diǎn))5'-GAATTCGCCGCCACCATG-3',下游引物(包含EcoRI酶切位點(diǎn))5'-GGATCCTCAATGATGATG-3'。
2.2Tim-3真核表達(dá)載體的構(gòu)建及驗(yàn)證 將含1359 bp的目的片段連接至 pcDNA3.1(+)載體上,得到pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP重組質(zhì)粒(圖1),對重組質(zhì)粒進(jìn)行酶切驗(yàn)證(圖2),得到1500 bp左右的片段,進(jìn)行測序驗(yàn)證,結(jié)果與目標(biāo)序列一致。
按照Qiagen公司的EndoFree Plasmid Maxi Kit說明書,大量抽提E.coli DH5中的pcDNA3.1(+)-Tim3 -EGFP重組質(zhì)粒和pcDNA3.1(+)空質(zhì)粒,并在熒光分度儀測得質(zhì)粒濃度,最終定量1μg/μL。
2.3蛋白印跡檢測轉(zhuǎn)染Tim3-EGFP細(xì)胞的表達(dá)
轉(zhuǎn)染重組質(zhì)粒24 h、48 h、72 h的3組細(xì)胞,分別收集上清,上清處理后Western-blot分析(圖3),在小于60 kDa處有目的蛋白,與預(yù)計(jì)50 kDa大小相符。
圖3 Western-blot分析Tim3-EGFP重組蛋白
2.4激光共聚焦顯微鏡檢測Tim3-EGFP蛋白表達(dá)激光共聚焦觀察細(xì)胞顯示,轉(zhuǎn)染重組質(zhì)粒pcDNA3.1(+)-Tim3-EGFP 24 h、48 h、72 h的細(xì)胞均表達(dá)融合蛋白,并且轉(zhuǎn)染72 h的細(xì)胞EGFP的表達(dá)量最多,熒光最強(qiáng)(圖4)。
2.5小鼠黑素瘤B16F10細(xì)胞與C57BL/6小鼠脾淋巴細(xì)胞共培養(yǎng) 光鏡觀察體外培養(yǎng)的脾淋巴細(xì)胞隨培養(yǎng)時間延長,逐漸出現(xiàn)集落性增殖,部分細(xì)胞體積增大、胞漿豐富(圖5)。
光鏡觀察與絲裂霉素處理B16F10細(xì)胞共培養(yǎng)的脾淋巴細(xì)胞發(fā)現(xiàn),隨共培養(yǎng)時間延長,部分脾淋巴細(xì)胞體積增大、胞漿豐富,并出現(xiàn)向B16F10細(xì)胞聚集的現(xiàn)象(圖6)。
Tim-3融合蛋白對與B16F10共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖的影響24 h、48 h時Tim-3融合蛋白組淋巴細(xì)胞活力低于空白對照組和陰性對照組(P<0.05)。見表1。
表1 CCK-8法檢測24 h和48 h各組淋巴細(xì)胞活力%(ˉx±s)
Tim-3融合蛋白組48 h相對24 h淋巴細(xì)胞增殖倍數(shù)與空白對照組和陰性對照組相比無顯著性差異(P<0.05)。見表2。
表2 CCK-8法檢測各組48 h相對24 h淋巴細(xì)胞增殖倍數(shù) (ˉx±s)
圖4 激光共聚焦觀察小鼠Tim3-EGFP的蛋白表達(dá)(×100)
圖5 脾淋巴細(xì)胞體外培養(yǎng)5 d(×100)
圖6 B16F10細(xì)胞與脾淋巴細(xì)胞共培養(yǎng)24 h(×100)
Tim-3最先被發(fā)現(xiàn)其表達(dá)于終末分化的Thl細(xì)胞上,是區(qū)分Thl和Th2細(xì)胞的表面標(biāo)志。近年來研究表明Tim-3還表達(dá)于Th17細(xì)胞、Treg、單核巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肥大細(xì)胞和某些腫瘤細(xì)胞。6,7以往Tim-3病理生理學(xué)意義研究主要集中在以HIV為代表的病毒感染性疾病和以多發(fā)性硬化為代表的自身免疫性疾病,8與腫瘤的相關(guān)性研究不多?,F(xiàn)在越來越多的研究證明,Tim-3表達(dá)于多種腫瘤相關(guān)的免疫細(xì)胞,并對細(xì)胞因子分泌起著重要的調(diào)節(jié)作用,從而在多細(xì)胞水平上參與腫瘤免疫:與T細(xì)胞功能耗竭有關(guān),參與腫瘤免疫中T細(xì)胞應(yīng)答的負(fù)性調(diào)控;促進(jìn)髓系來源抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)的擴(kuò)增,使腫瘤發(fā)生免疫逃逸,促進(jìn)腫瘤發(fā)展;也可能促進(jìn)DC的成熟和激活NK細(xì)胞增強(qiáng)腫瘤免疫應(yīng)答。新近發(fā)現(xiàn):在晚期惡性黑素瘤患者體內(nèi),部分PD-1+NY-ESO-1-特異性CD8+T細(xì)胞上Tim-3顯著上調(diào),并且Tim-3+PD-1+NY-ESO-1-特異性CD8+T細(xì)胞的功能顯著低于Tim-3-PD-1+和Tim-3-PD-1-者,提示Tim-3與黑素瘤患者的CTL功能耗竭密切相關(guān)。9并且,應(yīng)用抗Tim-3封閉性單抗阻斷該通路后其細(xì)胞分泌和增殖功能顯著增強(qiáng)。此外,內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的膜型Tim-3還參與黑素瘤的淋巴轉(zhuǎn)移。10深入研究Tim-3在黑素瘤腫瘤免疫中的作用,為黑素瘤的免疫治療提供新的靶點(diǎn)具有重要意義。
本研究成功構(gòu)建小鼠Tim-3真核表達(dá)載體,轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞后,經(jīng)Western blot和激光共聚焦檢測到Tim-3融合蛋白表達(dá)。Western blot結(jié)果顯示轉(zhuǎn)染重組質(zhì)粒293T細(xì)胞培養(yǎng)48 h上清蛋白含量高于24 h和72 h,所以選用轉(zhuǎn)染48 h后上清進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。CCK-8法檢測淋巴細(xì)胞增殖情況顯示:Tim-3融合蛋白對與B16F10共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖起抑制作用。
我們課題組一直致力于黑素瘤免疫治療方面的研究,并取得一定成果,本實(shí)驗(yàn)成功構(gòu)建了小鼠Tim-3基因的真核表達(dá)載體pcDNA3.1(+)-Tim-3-EGFP并表達(dá),初步探討Tim-3融合蛋白對與B16F10共培養(yǎng)的小鼠脾淋巴細(xì)胞增殖的影響,為進(jìn)一步研究Tim -3在黑素瘤免疫治療中的作用奠定了基礎(chǔ)。
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(收稿:2015-03-04 修回:2015-06-03)
Effect of Tim-3 on the proliferation ofm ouse sp lenic lym phocytes co-cultured w ith B16F10
LV Ya-lin,ZHOU Xiao-wei,HU Bin,et al.Institute of Dermatology,CAMS and PUMC,Nanjing,210042
Objective:To determine the effect of T cell immunoglobulinmucin 3(Tim-3)on the proliferation ofmouse splenic lymphocytes co-cultured with B16F10 cells.M ethods:After eukaryotic expression vector was constructed successfully,the proliferation of splenic lymphocytes co-cultured with B16F10 cells was detected by Cell Counting Kit-8(CCK-8)method.Results:The proliferation activity of splenic lymphocytes co-cultured with B16F10 cells was lower in the trans-infection group than in the non-trans-infection and mock-vehicle groups(P<0.05).Conclusion:Tim-3 can inhibite the proliferation of splenic lymphocytes co -cultured with B16F10 cells.
T cell immunoglobulin and mucin domain 3;eukaryotic expression;mouse
國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(編號:81171513)
江蘇省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(編號:BK20131063)
江蘇省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(編號:BK2012507)
2012高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(編號:20121106110040)
1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院皮膚病醫(yī)院,南京,210042
2江蘇省皮膚病與性病分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京,210042