輻照劑量對腫瘤細胞活性及腫瘤融合細胞疫苗效果的影響

于亞婷 段斯亮 馬新博 申海光 劉云 姜伯勁 周盛 肖立兵 韋麗華

廣西科技大學醫學院1病原生物學與免疫學教研室，2病理學教研室（廣西柳州545005）

肝癌是常見的惡性腫瘤之一，臨床進程發展迅速，預后不良。目前，肝癌的傳統治療手段主要是手術切除、化療，放療等［1-2］，然而，這些治療方法給患者的生活質量帶來了嚴重的影響，因此，如何更好地預防或治療肝癌是迫切需要解決的問題。

以腫瘤細胞和同種樹突狀細胞（dendritic cell，DC）的融合細胞制備而成的腫瘤疫苗，因其具備很好的免疫原性，成為針對惡性腫瘤治療開發的新一代治療性腫瘤疫苗［3-4］。WENG等［5］在慢性淋巴細胞白血病的研究中，對于腫瘤細胞裂解物致敏DC、DC負載凋亡腫瘤細胞和融合細胞這三者進行了比較，發現只有融合細胞表現出最強的誘導能夠發揮細胞毒性的T淋巴細胞的能力。GONZáLEZ等［6］比較了融合疫苗和裂解物或是肽來源的DC疫苗，發現融合疫苗能夠刺激機體產生更多腫瘤特異性T細胞，從而使得機體IFN?γ水平升高更加明顯。由此可見，DC/腫瘤融合細胞疫苗在刺激機體抗腫瘤方面具有其自身獨特的優勢。

如何制備安全高效的融合細胞疫苗依舊是融合細胞疫苗發展和應用道路上一個需要探討和解決的問題。目前，制備融合細胞疫苗的常用方法是聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）誘導融合法［7-9］。采取PEG融合法進行融合細胞疫苗的制備費用較電融合法較低［10-12］。為了提高融合細胞疫苗安全性，常需采用輻照的方法對腫瘤細胞或者腫瘤融合細胞進行照射［13-14］。為此，筆者在本實驗的研究中，探討了輻照劑量對腫瘤細胞活性的影響，并制備安全高效的融合細胞疫苗實現更強的殺傷肝癌細胞的效果，為腫瘤細胞疫苗制備奠定了堅實的基礎。

1 材料與方法

1.1 動物和細胞 4～6周齡雌性BALB/c小鼠，購買于北京維通利華有限公司。鼠肝癌細胞系BNL 1ME a.7R.1（MEAR）細胞購買于上海生物細胞庫。T淋巴細胞與DC分別取自小鼠的脾臟和骨髓。

1.2 主要試劑 PEG（美國，Sigma Aldrich），PKH?26（美國，Sigma Aldrich），Annexin V/PI凋亡檢測試劑（瑞士，Roche）。

1.3 主要儀器 生物安全柜（蘇凈集團，蘇州安泰空氣技術有限公司），CO2細胞培養箱（上海三騰儀器有限公司），超低溫冰箱（中國海爾公司），RS2000生物學X射線輻照儀（美國Rad Source公司），流式細胞儀（美國貝克曼公司），倒置顯微鏡（上海巴拓儀器有限公司）等。

1.4 實驗方法

1.4.1 細胞培養方法 用1640培養基（含100 U/mL青霉素，100 μg/mL鏈霉素和10%FBS），進行細胞培養。細胞置于37℃，5%CO2培養箱中培養。

1.4.2 細胞輻照方法 輻照的前1天將細胞接種到培養瓶中，接種量為3×105個/瓶。直接在25 cm2的培養瓶中進行X射線的輻照。輻照儀為RS 2000生物學X射線輻照儀。輻照電流為16 mA，電壓為250 kV。輻照劑量為：5、10、20、40、60 Gy；并設置空白對照組，不進行輻射。劑量率為1 Gy/min。

1.4.3 細胞活性檢測 將接受不同輻照劑量的細胞接種于平板，通過統計細胞克隆形成數，進行細胞活性檢測。細胞接種存活率即為細胞克隆形成率，表示接種的貼壁細胞后存活并形成克隆的數量，從而反映細胞的群體依賴性和增殖的能力。具體方法為：用胰酶將接受不同輻照劑量的細胞分別消化下來，計數，然后調整細胞懸液至適宜濃度，再分別接種到相應的培養皿中，在5%CO2、飽和濕度的培養箱內，37℃培養1周左右，固定、染色并干燥。統計細胞的克隆數，每個劑量設3個皿作為重復。最后，計算出細胞克隆的形成率，得出不同劑量輻照以后的腫瘤細胞活性情況。計算公式：克隆形成率=（克隆數/接種細胞數）×100%。細胞存活分數=（受照細胞克隆形成率/對照細胞克隆形成率）×100%。

1.4.4 細胞融合方法 收集培養5 d的原代DC及經20、60 Gy照射的MEAR細胞，細胞計數。按DC與MEAR之比為2∶1，渦旋混勻細胞，離心后棄上清，彈勻細胞，于40℃水浴。取300 μL PEG緩慢加入離心管中。緩慢沿管壁加入一定量的PBS，輕搖離心管至混勻，離心1 500 r/min，10 min。用含完全1640培養基重懸細胞，置于37℃、5%CO2培養箱培養。

1.4.5 流式檢測不同輻照劑量下DC/MEAR融合細胞疫苗體外對MEAR細胞的殺傷作用 將分離好的淋巴細胞與20、60 Gy輻照劑量下DC/MEAR融合細胞疫苗按10∶1的比例混勻后，于37℃，5%CO2培養箱中培養約1周。收集一定數量的MEAR細胞，PBS洗1次，離心后進行PKH?26染色。收集經融合細胞疫苗刺激后的T淋巴細胞，按效靶比10∶1鋪板。孵育4～6 h后，收集上述細胞，PBS洗1次，進行PI染色。染色完畢，進行流式檢測。按以下公式計算細胞的凋亡率，并比較各實驗組MEAR細胞的凋亡情況。MEAR細胞的凋亡率=100%×（實驗孔的凋亡率-自然釋放孔的凋亡率）/（100-自然釋放的孔凋亡率）。

1.5 統計學方法 利用Graph pad軟件進行統計學分析，兩組之間的比較應用LSD檢驗法，多組數據之間的比較應用F檢驗法。

2 結果

2.1 輻照劑量對腫瘤細胞活性的影響 經不同劑量的X射線輻照以后，MEAR細胞的細胞克隆數隨著輻照劑量的上升而減少（圖1）。通過對所取得的數據點進行擬合，可得到MEAR細胞的存活曲線（圖2）。細胞的存活曲線描述了細胞的存活分數與輻照劑量之間的關系。我們得出，當輻照劑量約為20 Gy時，細胞存活分數為50%；當輻照劑量為60 Gy的時候，細胞的存活分數較低。

2.2 輻照劑量對融合細胞疫苗效果的影響 應用PKH?26/PI的方法檢測不同輻照劑量（20和60 Gy）下制備的融合細胞疫苗，刺激T淋巴細胞，對MEAR細胞的殺傷效果的比較。用PKH?26進行MEAR細胞的標記。MEAR細胞的平均凋亡率為18.1%、38.0%。20 Gy組DC/MEAR誘導活化的T細胞對靶細胞MEAR殺傷率高于60 Gy組（圖3）。兩組結果差異有統計學意義（P＜0.05，圖4）。殺傷實驗結果提示，融合細胞疫苗能刺激產生MEAR特異性T淋巴細胞（CTL），且20 Gy組DC/MEAR誘導活化的T淋巴細胞對MEAR細胞的殺傷活性更強。

圖1 經不同劑量的X射線輻照后MEAR細胞克隆數隨輻照劑量增加而減少Fig.1 The number of MEAR cell clones were decreased with the increasing of X?Ray irradiation dose

圖2 經不同劑量的X射線輻照以后，MEAR細胞存活分數隨著輻照劑量的增加而減少Fig.2 The survival percent of MEAR cells was decreased with the increasing of X?Ray irradiation dose

圖3 不同輻照劑量下制備的融合細胞疫苗刺激產生的T淋巴細胞，對MEAR細胞的殺傷效果不同Fig.3 The killing effects of T lymphocytes，which were stimulated by different fusion cell vaccines，to MEAR cells was not the same.These fusion cell vaccines were made from distinct dose irradiated tumor cells

圖4 DC/MEAR?T（60 Gy）組和DC/MEAR?T（20 Gy）組T淋巴細胞對MEAR細胞的殺傷效果比較Fig.4 mDC/MEAR?T（60 Gy）group and DC/MEAR?T（20 Gy）group were significantly different in aspect of T lymphocytes′killing effects to MEAR cells

3 討論

DC/腫瘤融合細胞疫苗的最大優勢在于其無需鑒定已知和未知的腫瘤抗原和腫瘤基因，也無需明確腫瘤抗原和腫瘤基因的特異性和非特異性。DC/腫瘤融合細胞疫苗既保持了DC遞呈抗原的特點，又保持了腫瘤細胞作為免疫原的性質，DC通過其表面的MHC?I和MHC?II類分子遞呈已知或未知的腫瘤抗原，進而誘導腫瘤特異性T細胞，發揮免疫效應［15-16］。至今，關于輻照劑量對細胞存活的影響的研究并不多，但是，已有一些報道闡述了關于單次照射和分次照射對細胞存活的影響。科學家認為，單次大劑量輻照可能會導致細胞結構發生變化，產生不可修復的損傷。我們猜測，對腫瘤細胞進行適當劑量的輻照，能夠在保證其免疫原性不被破壞的同時，使其喪失大量增殖的能力，從而提高了腫瘤融合細胞疫苗的安全性。本實驗為探索不同輻照劑量下用于制備融合疫苗的腫瘤細胞存活情況，發現腫瘤細胞存活分數降低，這可能是與腫瘤細胞經輻照后結構損傷有關。這樣經過大劑量輻照的腫瘤細胞只具有免疫原性，不具有增殖活性，但是，過高的劑量會使腫瘤細胞免疫原性降低，所以，以合適的劑量對腫瘤細胞照射，從而制備的腫瘤融合細胞疫苗具備安全高效的特性，這個探索不僅為DC/腫瘤融合細胞疫苗的制備提供了參考依據，同時，也為DC/腫瘤融合細胞疫苗的臨床應用提供了廣闊前景。當然，對于輻照劑量如何影響腫瘤細胞活性，進而影響腫瘤融合細胞疫苗效果的機制還有待進一步研究。

參考文獻

［1］陳昭光，任輝，張佳斌，等.術前天冬氨酸氨基轉移酶血小板比值對肝細胞癌切除術預后的分析［J］.實用醫學雜志，2017，33（11）：1814?1818.

［2］WANG J，HUANG F，HUANG J，et al.Epigenetic analysis of FHL1 tumor suppressor gene in human liver cancer［J］.Oncol Lett，2017，14（5）：6109?6116.

［3］ZHANG Y，LUO W，WANG Y，et al.Enhanced antitumor im?munity of nanoliposome?encapsulated heat shock protein 70 pep?tide complex derived from dendritic tumor fusion cells［J］.On?col Rep，2015，33（6）：2695?2702.

［4］HU Z，CHEN J，ZHOU S，et al.Mouse IP?10 gene delivered by folate?modified chitosan nanoparticles and dendritic/tumor cells fusion vaccine effectively inhibit the growth of hepatocellu?lar carcinoma in mice［J］.Theranostics，2017，7（7）：1942?1952.

［5］WENG D，CALDERWOOD S K，GONG J.Preparation of a heat?shock protein 70?based vaccine from DC?tumor fusion cells［J］.Methods Mol Biol，2011，787：255?265.

［6］GONZáLEZ F E，GLEISNER A，FALCóN?BEAS F，et al.Tu?mor cell lysates as immunogenic sources for cancer vaccine de?sign［J］.Hum Vaccin Immunother，2014，10（11）：3261 ?3269.

［7］GERISCH G，ECKE M，NEUJAHR R，et al.Membrane and actin reorganization in electropulse?induced cell fusion［J］.J Cell Sci，2013，126（9）：2069?2078.

［8］KANDU?ER M，U?AJ M.Cell electrofusion：past and future perspectives for antibody production and cancer cell vaccines［J］.Expert Opin Drug Deliv，2014，11（12）：1885?1898.

［9］NIERKENS S，JANSSEN E M.Harnessing dendritic cells for tumor antigen presentation ［J］.Cancers（Basel），2011，3（2）：2195?2213.

［10］ZHANG Y，LUO W，WANG Y，et al.Purified dendritic cell?tumor fusion hybrids supplemented with non?adherent dendritic cells fraction are superior activators of antitumor immunity［J］.PLoS One，2014，9（1）：e86772.

［11］DANNULL J，TAN C，FARRELL C，et al.Gene expression profile of dendritic cell?tumor cell hybrids determined by micro?arrays and its implications for cancer immunotherapy［J］.Im?munol Res，2015，2015：789136.

［12］KOIDO S，HOMMA S，TAKAHARA A，et al.Immunologic monitoring of cellular responses by dendritic/tumor cell fusion vaccines［J］.Biomed Biotechnol，2011，2011：910836.

［13］CHEN X，LIU Z，HUANG Y，et al.Superior anti?tumor protec?tion and therapeutic efficacy of vaccination with dendritic cell/tumor cell fusion hybrids for murine Lewis lung carcinoma［J］.Autoimmunity，2014，47（1）：46?56.

［14］MCCONNELL E J，PATHANGEY L B，MADSEN C S，et al.Dendritic cell?tumor cell fusion and staphylococcal enterotoxin B Treatment in a Pancreatic Tumor Model［J］.J Surg Res，2002，107（2）：196?202.

［15］KUMAR C，KOHLI S，BAPSY P P，et al.Immune modulation by dendritic?cell?based cancer vaccines［J］.Biosci，2017，42（1）：161?173.

［16］LIM S，KOO J H，CHOI J M.Use of cell?penetrating peptides in dendritic cell?based vaccination［J］.Immune Netw，2016，16（1）：33?43.