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        RNA干擾PD-L1表達(dá)可下調(diào)肝癌細(xì)胞干性并增強(qiáng)放療敏感性

        2019-10-12 00:52:02戎曉東吳美萍蔡維洵陳炫光戎煜明
        實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志 2019年18期
        關(guān)鍵詞:干性單抗敏感性

        戎曉東 吳美萍 蔡維洵 陳炫光 戎煜明

        華南國(guó)家腫瘤實(shí)驗(yàn)室/中山大學(xué)附屬腫瘤防治中心1放療科,3綜合科(廣州 510060);2中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院檢驗(yàn)科(廣州 510120)

        PD-L1(CD274)作為介導(dǎo)腫瘤免疫逃逸過程中的負(fù)性調(diào)控分子,在多種腫瘤中表達(dá)異常,包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤、胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、腎細(xì)胞癌、非小細(xì)胞肺癌、原發(fā)性肝癌等,且其高表達(dá)與腫瘤不良預(yù)后相關(guān)[1-5]。研究[6-7]證實(shí),PD-L1不僅僅在腫瘤細(xì)胞上表達(dá),而且在部分腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells,CSCs)上也有表達(dá),包括頭頸鱗癌CSCs、結(jié)直腸CSCs等。PD-L1可通過激活PI3K/AKT通路從而促進(jìn)乳腺癌CSCs中OCT4、Nanog的表達(dá)[8]。然而在膽管細(xì)胞癌中,通過RNA干擾技術(shù)干擾PD-L1表達(dá)后小鼠更容易形成腫瘤,且“干性”增強(qiáng),表現(xiàn)為ALDH+細(xì)胞比例增加,SOX2、OCT4、Nanog表達(dá)上調(diào)等。PD-L1在不同腫瘤CSCs中表現(xiàn)出相互矛盾的作用,這些證據(jù)表明,PD-L1在CSCs干性調(diào)節(jié)中發(fā)揮了不可或缺的作用,然而,其在肝癌CSCs中發(fā)揮的作用以及調(diào)節(jié)機(jī)制仍不明確。

        CSCs是腫瘤發(fā)生的根源,是腫瘤放療抵抗的根本。放療在殺傷腫瘤細(xì)胞及腫瘤間質(zhì)細(xì)胞的過程中能釋放出大量的腫瘤抗原,且放療后腫瘤中浸潤(rùn)的T淋巴細(xì)胞增多,因此,放療與抗PD-1/PDL1免疫治療在理論上是可行的。本研究擬初步探討PD-L1在肝癌CSCs中的表達(dá)及其對(duì)放療敏感性的影響,為腫瘤免疫治療聯(lián)合放療提供更多的依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1材料人肝癌細(xì)胞株Huh-7細(xì)胞來自于南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室;19例新鮮肝癌組織來自于南方醫(yī)院肝膽外科,患者均簽署知情同意書;BALB/c-nu/nu裸鼠20只,4周齡,購(gòu)自南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所;慢病毒PD-L1-shRNA-RFP訂購(gòu)于上海吉瑪公司;CD133、EpCAM流式抗體購(gòu)自R&D公司。

        1.2方法

        1.2.1PD-L1-shRNA轉(zhuǎn)染Huh-7細(xì)胞用含10%胎牛血清、1%青鏈霉素的DMED培養(yǎng)基培養(yǎng)Huh-7肝癌細(xì)胞,于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。待細(xì)胞生長(zhǎng)至對(duì)數(shù)期且生長(zhǎng)狀態(tài)良好時(shí),將感染復(fù)數(shù)為100且攜帶RFP的PD-L1-shRNA慢病毒感染Huh-7細(xì)胞,24~48 h后顯微鏡下觀察轉(zhuǎn)染效率。記為sh-PD-L1組。

        1.2.2qRT-PCR檢測(cè)細(xì)胞株及組織中干性基因及PD-L1的表達(dá)實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)試劑SYBR Premix Ex TaqTM購(gòu)自TaKaRa公司。細(xì)胞及組織中RNA的提取按照試劑說明書進(jìn)行,對(duì)提取的RNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄,依照試劑盒說明書進(jìn)行。按照SYBR Premix Ex TaqTM實(shí)時(shí)熒光定量PCR說明書進(jìn)行。反應(yīng)液混合均勻后,放入機(jī)器中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性15 s,95℃變性5 s、57℃復(fù)性30 s,72℃延伸30 s,42個(gè)循環(huán),最后進(jìn)行熔解曲線擴(kuò)增。通過相對(duì)定量來比較相關(guān)基因表達(dá)的差異。

        1.2.3Western Blot檢測(cè)感染細(xì)胞中PD-L1蛋白的表達(dá)水平RIPA裂解液和PMSF蛋白酶抑制劑按照100∶1混合后裂解Huh-7細(xì)胞,冰上裂解30 min,超聲破碎2 min,4℃下12 000 r/min離心30 min,吸取上清提取蛋白,用BCA法測(cè)定蛋白濃度。配制聚丙烯酰胺凝膠,以總蛋白量50 μg/孔進(jìn)行電泳分離蛋白,恒流300 mA濕轉(zhuǎn)PVDF膜,5%脫脂牛奶封閉,加一抗PD-L1(1∶1 000)、GAPDH(1∶10 000),室溫孵育2 h,加HRP 標(biāo)記的二抗(1∶10 000),室溫孵育1 h,ECL化學(xué)發(fā)光顯影。

        1.2.4腫瘤成球?qū)嶒?yàn)選取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的腫瘤細(xì)胞,胰酶消化后收集細(xì)胞,計(jì)數(shù)后用腫瘤球培養(yǎng)基將細(xì)胞濃度調(diào)整至(1~2)×106/mL,再取9 000個(gè)細(xì)胞鋪在100 mm低黏附皿中培養(yǎng),于37℃、5%CO2孵育箱中培養(yǎng)5~7 d后計(jì)數(shù)腫瘤球、拍照。

        1.2.5CCK8實(shí)驗(yàn)檢測(cè)放療對(duì)肝癌細(xì)胞的抑制率取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的腫瘤細(xì)胞,胰酶消化后收集細(xì)胞,計(jì)數(shù)后將不同分組肝癌細(xì)胞接種至96孔板中,待細(xì)胞貼壁后行細(xì)胞照射(2 Gy),之后按照試劑盒說明書不同天數(shù)檢測(cè)OD值計(jì)算抑瘤率。

        1.2.6小鼠實(shí)驗(yàn)分別將轉(zhuǎn)染sh-PD-L1及空白對(duì)照的Huh-7細(xì)胞制成5×107/mL的單細(xì)胞懸液,分別接種至小鼠左側(cè)及右側(cè)皮下,每日觀察小鼠飲食、精神狀況及體重等的變化,待7 d成瘤后行皮下瘤放療,2 Gy/次,隔天1次,共行3次放療。每2天測(cè)量瘤體的最大長(zhǎng)徑(a)以及與之垂直方向的最大橫徑(b),腫瘤體積按照公式:V(mm3)=a×b2/2。14 d后采用脫頸法處死小鼠,摘取肝癌瘤體,稱重。

        1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件,兩個(gè)獨(dú)立組間比較采用t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1PD-L1在肝癌CSCs中表達(dá)上調(diào)已有研究表明CD133及EpCAM可作為肝癌CSCs的標(biāo)記,利用流式分別分選出CD133、EpCAM陽性的肝癌細(xì)胞,利用qRT-CT檢測(cè)其PD-L1的表達(dá),結(jié)果表明,PD-L1在CD133、EpCAM陽性為代表的肝癌CSCs中表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.01,圖1A)。進(jìn)而利用qRT-PCR檢測(cè)新鮮的肝癌組織中PD-L1及CD133、EpCAM基因的表達(dá),結(jié)果表明PD-L1的表達(dá)與CD133、EpCAM表達(dá)呈正相關(guān)(r=0.7936、0.8604)。見圖1B、C。以上結(jié)果表明,PD-L1在肝癌CSCs中表達(dá)上調(diào),提示PD-L1在對(duì)肝癌干性調(diào)節(jié)可能發(fā)揮一定的作用。

        圖1 PD-L1在肝癌CSCs中表達(dá)上調(diào)Fig.1 PD-L1 expression is up-regulated in hepatocellular carcinomacells

        2.2利用RNA干擾技術(shù)構(gòu)建PD-L1表達(dá)下調(diào)的肝癌細(xì)胞株為了進(jìn)一步探討PD-L1在肝癌CSCs中發(fā)揮的作用,利用RNA干擾技術(shù)下調(diào)肝癌細(xì)胞Huh-7中PD-L1的表達(dá),qRT-PCR(圖2A)及Western Blot(圖2B)證實(shí)PD-L1在sh-PD-L1組Huh-7肝癌細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)。

        圖2 PD-L1在肝癌細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)Fig.2 PD-L1 expression is down-regulated in hepatocellular carcinoma cells

        2.3干擾PD-L1表達(dá)后下調(diào)肝癌腫瘤細(xì)胞干性通過qRT-PCR檢測(cè)干性基因表達(dá)的情況發(fā)現(xiàn),干擾PD-L1表達(dá)后,肝癌干性基因CD133、EpCAM、Nanog均有不同程度下調(diào)(圖3A)。結(jié)果表明,干擾PD-L1表達(dá)后,腫瘤成球能力下降(圖3B、C)。

        圖3 干擾PD-L1表達(dá)后下調(diào)肝癌腫瘤細(xì)胞干性Fig.3 PD-L1 down-regulation led to inhibition of HCC stemness

        2.4干擾PD-L1增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的放療敏感性CCK8檢測(cè)提示PD-L1表達(dá)下調(diào)組與對(duì)照組增殖能力沒有差異(圖4A),利用上述細(xì)胞檢測(cè)PD-L1表達(dá)下調(diào)對(duì)放療敏感性的影響。PD-L1下調(diào)后肝癌細(xì)胞在體外對(duì)放療更敏感(圖4B)。小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,PD-L1下調(diào)可顯著提高放療的療效,sh-PD-L1組小鼠腫瘤體積(圖4C)、瘤質(zhì)量均較對(duì)照組顯著下降(P<0.05,圖4D、E)。

        3 討論

        圖4 干擾PD-L1可增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的放療敏感性Fig.4 PD-L1 down-regulation led toincreased radiation sensitivity

        CSCs是一類具有自我更新能力、無限增殖能力以及多向分化潛能的原始細(xì)胞[9]。目前認(rèn)為,CSCs的腫瘤發(fā)生的根源,是腫瘤復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移與放化療抵抗的根本[14]。因此,為獲得理想的抗癌效果,有效清除CSCs至為重要。既往研究表明,PD-L1在腫瘤CSCs中發(fā)揮了重要的調(diào)控功能[6-7],然而,其在肝癌CSCs中的表達(dá)及功能目前尚未見明確的報(bào)道,本研究首次證實(shí),在肝癌CSCs中PD-L1表達(dá)上調(diào),而通過RNA干擾技術(shù)下調(diào)PD-L1表達(dá)后肝癌的“干性”下降,提示PD-L1有可能作為一個(gè)針對(duì)腫瘤干細(xì)胞的治療靶點(diǎn)。PD-1/PD-L1單抗為代表的免疫檢查點(diǎn)抑制劑在多種腫瘤治療中均有報(bào)道[15]。如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高PD-1/PD-L1單抗的療效是目前研究的重點(diǎn)。

        近年研究發(fā)現(xiàn),放療也可激活抗腫瘤免疫反應(yīng)[10-13]。研究表明放療可通過增強(qiáng)抗原遞呈作用促進(jìn)免疫應(yīng)答,促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的活化、成熟[10-11]。此外,放療可通過誘導(dǎo)T細(xì)胞應(yīng)答提高腫瘤淋巴引流區(qū)T細(xì)胞的增殖活化,增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤效應(yīng)[12]。CHAKRABORTY等[13]研究表明放療后腫瘤組織中浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞增多,提示放療可以改造腫瘤免疫微環(huán)境,實(shí)現(xiàn)“冷腫瘤”到“熱腫瘤”的免疫微環(huán)境改造,基于此,放療聯(lián)合PD-1/PD-L1單抗免疫治療理論上是可行的,有希望能達(dá)到1+1>2的療效。本研究中發(fā)現(xiàn),干擾PD-L1的表達(dá)后,腫瘤細(xì)胞不管在體外細(xì)胞水平,或是在小鼠體內(nèi)水平,對(duì)放療射線的敏感性均有不同程度的提高,進(jìn)一步支持放療與PD-1/PD-L1單抗的聯(lián)用。

        綜上所述,本研究初次探討了PD-L1在肝癌CSCs中的表達(dá),同時(shí)發(fā)現(xiàn)PD-L1表達(dá)下調(diào)后肝癌放療敏感性提高,為后續(xù)PD-1/PD-L1單抗聯(lián)合放療理論提供依據(jù)。

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