腺病毒介導的KDR-HSV-tk系統對血管內皮細胞的殺傷作用及旁觀者效應

朱欠元 曾友根 張愈延 李寶金(井岡山大學臨床醫學院耳鼻喉科，江西 吉安 343000)

HSV-TK丙氧烏苷(GCV)是目前應用最廣泛的自殺基因系統，雖在哺乳動物內具有高效的轉錄活性，但不具有腫瘤特異性，存在著對正常組織的毒副作用。因此，如何提高TK基因的殺傷效率及增強其腫瘤殺傷的靶向性，是當前腫瘤基因療法中亟待解決的問題。本實驗采用KDR啟動子構建重組腺病毒載體，探討該系統對血管內皮細胞殺傷作用及旁殺效應，為開展基因靶向腫瘤血管治療奠定實驗基礎。

1 材料與方法

1.1材料 T4 DNA連接酶、限制性內切酶來自TaKaRa公司;6孔板、96孔板為Corning公司產品;腺病毒系統穿梭質粒ptrack由John Hopkins腫瘤中心提供;DMEM、胎牛血清、巨細胞病毒(GCV)、瓊脂糖、Lipofectamine 2000轉染試劑盒來自Gibco公司。人鼻咽癌細胞株CNE-2來自中山大學附屬腫瘤醫院;含KDR-tk基因的質粒 pBluescriptⅡKDR-tk、細菌 BJ5183-AD-1、293細胞，人臍靜脈血管內皮細胞(HUVEC)由廣州市第八人民醫院李寶金博士提供。

1.2方法

1.2.1重組腺病毒質粒的構建 擴增pBluescriptⅡKDR-tk、ptrack與ptrack CMV質粒，并酶切鑒定。凝膠電泳回收KDR-tk，將該基因片段與穿梭載體ptrack KDR-tk和ptrack CMV-tk進行轉化反應連接并鑒定。通過PmeⅠ酶切線性化穿梭載體ptrack KDR-tk或 ptrack CMV-tk。用 PmeⅠ酶切使穿梭載體ptrack KDR-tk、ptrack CMV-tk線性化，通過BJ5183-AD-1大腸桿菌與腺病毒骨架載體pAdeasy-1進行重源重組成pAdKDR-tk和pAdCMV-tk，擴增備用。

1.2.2重組腺病毒載體AdKDR-tk和AdCMV-tk的包裝與擴增 293細胞在含15%胎牛血清DMEM，5%CO2，37℃孵箱中培養后，按Lipofectamine 2000產品說明，分別用重組腺病毒AdKDR-tk和AdCMV-tk載體進行轉染，轉染后收集細胞凍融，取病毒上清再感染293細胞大量擴增。

1.2.3病毒滴度測定 24孔板中接種293細胞，將10倍倍比稀釋的待檢病毒懸液依次加入。感染1 h后吸去上清液，培養液中繼續培養，2 d后通過觀察GFP陽性細胞數計算病毒滴度。

1.2.4HUVEC和CNE-2轉染與篩選 取病毒上清液分別感染HUVEC和CNE-2，置于含20%FCS和10 U/ml bFGF、1%明膠鋪底的培養基培養方瓶內，培養在含5%CO2、37℃孵箱中進行傳代，分別命名為HUVEC/tk、CNE-2/tk細胞。

1.2.5體外GCV敏感實驗 在96孔板中分別接種HUVEC和CNE-2，次日分別加入不同感染復數(MOI)的AdKDR-tk及AdCMV-tk病毒系列稀釋溶液培養16 h后，實驗孔更換不同濃度GCV的新鮮培養液，而對照孔予不含GCV的培養液，檢測細胞殺傷效應;將HUVEC及HUVEC/tk、CNE-2及CNE-2/tk按不同比例混合。接種于24孔培養板中培養12 h后，加入不同濃度GCV，以不加GCV作為空白對照。采用MTT計算細胞存活率，存活率=(GCV組平均吸光度/空白對照組平均吸光度)×100%，檢測旁殺效應。

1.3統計學處理 采用SPSS10.0軟件，多組間比較行單因素方差分析，兩兩比較行LSD-t檢驗。

2結果

2.1PCR檢測HSV-tk基因片段 以轉染tk基因的293細胞進行DNA擴增，顯示一條300 bp片段，而正常293細胞為陰性，證明293細胞經轉染后存在HSV-tk基因片段，見圖1。

2.2HUVEC/tk和CNE-2/tk測定 重組腺病毒質粒轉染HUVEC和CNE-2后熒光顯微鏡下可見綠色熒光蛋白基因GFP的表達，見圖2。

圖1 PCR電泳圖譜

2.3GCV對細胞的殺傷效應 不同MOI的AdKDR-tk轉染HUVEC和CNE-2后，對GCV有不同的敏感性。在MOI為100的條件下，GCV濃度由0增至50 mg/L時含AdKDR-HSV-tk的HUVEC和CNE-2細胞存活率從100%分別降至(23.1±3.9)%和(69.8±3.1)%(P＜0.01);感染 AdCMV-HSV-tk的HUVEC和CNE-2細胞存活率從100%分別降至(13.9±2.9)%和(15.7±5.2)%(P＞0.05)，見圖3。

圖2 AdKDR-tk感染后綠色熒光蛋白基因GFP的表達

圖3 轉基因細胞體外殺傷曲線

2.4GCV對細胞的旁觀者效應 未轉染基因的HUVEC和轉染了KDR基因的HUVEC按不同的比例混合，各組細胞隨GCV濃度增加均受不同程度的抑制，并與劑量相關。75%HUVEC/tk+25%HUVEC組，其存活率已接近100%HUVEC/tk組，說明GCV不僅殺傷HUVEC/tk，也殺傷了混合培養中未轉染tk基因的細胞，存在明顯的旁殺效應，見圖4。

圖4 GCV對HUVEC的旁觀者效應

3討論

腫瘤血管生成包括血管內皮細胞的增殖、出芽和遷移等，是腫瘤復雜的生物學過程之一，也是腫瘤侵襲生長、復發轉移的先決條件〔1〕?；谀[瘤的生長轉移與腫瘤血管密切相關，如何抑制腫瘤血管生成成為目前研究熱點。在眾多調控血管生成的內源性因子中，血管內皮生長因子(VEGF)是目前研究最多的一個。VEGF主要通過受體KDR發揮作用，改變血管外基質成分，激活血管內皮細胞的增殖和遷移，保持細胞的完整和存活。有研究表明〔2，3〕，KDR在腫瘤新生血管內皮細胞中特異性高表達，而正常血管內皮細胞KDR表達很低，使KDR可成為一個靶向腫瘤血管基因治療的啟動子，具有高度特異性，通過阻止KDR達到抗腫瘤血管生成具有廣泛的應用前景，并且已被證明是非常有效的〔4，5〕。

本研究構建以KDR為啟動子驅動自殺基因系統，將高度腫瘤特異性KDR與HSV-tk基因結合起來，提高了自殺基因系統靶向腫瘤血管和組織的準確性，對正常組織影響較小。實驗結果表明，AdKDR-HSV-tk自殺基因系統在GCV的作用下，對具有KDR表達的血管內皮細胞殺傷明顯，具有高度的特異性，其旁殺效應也效果顯著，而對不表達KDR的鼻咽癌細胞CNE-2無明顯殺傷作用。提示該系統可在腫瘤血管為靶點的腫瘤自殺基因治療中發揮作用，為進一步開展靶向腫瘤血管基因療法奠定實驗基礎。

1 Hanahan D，Weinberg RA.Hallmarks of cancer:the next generation〔J〕.Cell，2011;144(5):646-74.

2 Liu L，Wu N，Li J.Novel targeted agents for gastric cancer〔J〕.Hematol Oncol，2012;5(31):1186.

3 Chekhonin VP，Shein SA，Korchagina AA，et al.VEGF in neoplastic angiogenesis〔J〕.Vestn Ross Akad Med Nauk，2012;(2):23-33.

4 Teng LS，Jin KT，He KF，et a.Advances in combination of antiangiogenic agents targeting VEGF-binding and conventional chemotherapy and radiation for cancer treatment〔J〕.J Chin Med Assoc，2010;73(6):281-8.

5 Teng LS，Jin KT，He KF，et al.Clinical applications of VEGF-trap(aflibercept)in cancer treatment〔J〕.J Chin Med Assoc，2010;73(9):449-56.