干扰素γ对乳腺癌细胞Her/neu表达及^I—Herceptin抑制肿瘤细胞增殖影响
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干扰素-γ对乳腺癌细胞Her2/neu表达及^131I—Herceptin抑制肿瘤细胞增殖的影响《癌症》ChineseJournalofCancer,2006,25(4):443—446443干扰素一y对乳腺癌细胞Her2/neu表达及1311.Herceptin抑制肿瘤细胞增殖的影响?基础研究?范义湘,罗荣城,方永鑫,严晓,吕成伟EffectsofInterferon—yonHer一2/neuExpressionandAntitumorActivityOf'I—HerceptininBreastCancerCellLinesFANYi—Xiang,LUORong—Cheng,FANGYong—Xin,YANXiao,LUCheng—Wei南方医科大学南方医院肿瘤中心,广东广州510515DepartmentofOncology,NanfangHospital,SouthMedw~Universay,Guangzhou,Guangdong,510515,PR.China通讯作者:罗荣城Correspondenceto:LU0Rong-ChengTel:86-20—61641651E—mail:lrc@收稿日期:2005.07.05修回日期:2005-08—29[ABSTRACT]BACKGROUND&OBJECTIVE:Herceptinplaysanimportant roleintreatingmetastaticbreastcancerbytargetingHer2/neu,therefore, combiningHerceptinwithiodine一13113,I)mightenhanceitsantitumoractivity. Thisstudywastoup—regulateHer2/neuexpressionbyinterferon—y(IFN—y), andexploreitseffectonbindingandantitumoractivityof'I-Herceptinin breastcancercelllinesMCF-7,SKBR一3andBT一474.METHODS:MCF-7.SKBR一3andBT-474cellswereculturedwithorwithoutIFN—y(500U/mI)for48h.Thepositiverateandmeanfluorescenceintensity(MFI)OfHer2/neuonthe3celllinesweretestedbyflowcytometry.HerceptinwasIabeledwith1311 byIodogenmethod,anditsradiochemicalpurity(RCP)wastestedbysize—exclusionhigh—pressureliquidchromatography(HPLC).Thebindingrateof竹11_Herceptinoncellswasmeasuredbynon—competitivesaturationanalysis. anditskillingeffectwasestimatedbycolony—formingassay.Thepositiverate andMFIofHer2/neu,bindingrateof埘1.Herceptin,andcolony—formingrate werecomparedbetweenIFN—y—inducedgroupandcontrolgroupbyftest.RESUL-TS:FOrMCF.7cells,thepositiverateandMFIofHer2/neuwere significantlyhigherinIFN—y—inducedcellsthanincontrolcells[(15.2~4.7)%vs.(8.5士1.9)%,t=3.515,P<0.05;121士17vs.38~7,t=7.823,P<0.002];f0rSKBR一3andBT-474cells.noobviousdifferenceofHer2/neupositiverate wasobse~edbetweenIFN—y—inducedcellsandcontroIcells『(99.7±0.9)%vs.(98.9士1.1)%,P>0.05;(99.5士1.2)%vs.(98.1士0.9)%,P>0.05],butthe MFIofHer2/neuwassignificantlyhigherinIFN—y—inducedcellsthanincontrolcells(1608~201vs.952~125,t--4.802,P<0.01:1968~192vs.1020~98.t=7.614.P<0.002).ThebindingratesofHer2/neuwereincreasedfrOm(5.2士1.4)%to(12.3~3.4)%by2.4foIdsinMCF-7cells,from(35.8~4.5)%to(48.9士7.1)%by1.4foldsinSKBR一3cells,andfrom(37.2~3.6)%to(59.5~8-7)%by1.6foldsinBT-474cellsafterinducementwithIFN—Y.The colony—formingratesweresignificantlylowerinIFN—y—inducedMCF一7,SKBR一3andBT-474cellsthanincontroIcells[(30士4)%vs.(49士3)%,t=6.574,P<0.05;(23~5)%vs.(37~6)%t=3.105,P<0.05;(19~6)%vs.(34~5)%.f=3.323,P<0.05].CONCLUSION:IFN—ycanup—regulateHer一2/neu expressionandincreasethebindingof'I-Herceptin,hence,improvethe inhibitoryeffectof'I-Herceptinonproliferationofbreastcancercells.KE,nⅣORDS:BreasttumorcellIine;Her2/neu;Interferon.y;Inducedexpression;lodineisotopes;Radioimmunotherapy【摘要】背景与目的:利用Herceptin对Her2/neu的靶向特性.将放射性核素"'I联结到Herceptin进行放免靶向治疗,是治疗转移性乳腺癌的方法之一.而肿瘤摄取标记抗体的量与肿瘤细胞靶位分子的表达量密切相关.本研究应用IF/Y.上444范义湘,等.干扰素一对乳腺癌细胞Her2/neu表达及I-Herceptin抑制肿瘤细胞堕墅堕调乳腺癌细胞系Her2/neu的表达,以提高I-Herceptin在乳腺癌细胞系的结合,及31I—Herceptin对乳腺癌细胞增殖的抑制作用.方法:取对数生长期乳腺癌细胞系MCF一7,SKBR一3和BT一474.实验组以终浓度为500U/ml的IFN一诱导培养48h.对照组加入不含IFN一的等量培养液.诱导前后采用流式细胞仪(FACS)检测3种细胞Her2/neu的表达率及平均荧光强度(MFI).采用Iodogen法对Herceptin进行"I标记.以高压液相层析法(HPLC)测定"I-Herceptin的放射化学纯度(RCP),以非竞争性饱和结合法测定3种细胞诱导前后1311一Herceptin的结合率(B/T).采用克隆形成实验评价诱导后1311一Herceptin对3种细胞杀伤效应的变化.实验组与对照组间Her2/neu表达率,MFI,B/T及克隆形成率的差异采用t检验.结果:MCF一7细胞Her2/neu基础表达率为(8.5~1.9)%,诱导后升高至(15.2~2.7)%(£:3.515,P<0.05),MFI从38~7升高至121~17(t=7.823,P<0.01);SKBR一3细胞和BT一474细胞的基础表达率分别为(98.9~1.1)%和(98.1±0.9)%,诱导后分别为(99.7~0.9)%和(99.5~1.2)%,无明显改变(P>0.05),但MF1分别从952±125,1020~98增高至1608~201(£=4I802,P<0.叭)和1968~192(t=7.614,P<0.002).nI—Herceptin在MCF一7,SKBR一3和BT一474的基础结合率分别为(5.2~1I4)%,(35.8~4.5)%和(37.2~3.6)%,诱导后分别升高为(12.3~3-4)%,(48.9~7.1)%和(59.5±8.7)%,对1311一Herceptin的结合倍增比分别为2.4,1.4和1.6倍.实验组3种细胞的克隆形成率分别为(30±4)%,(23~5)%及(19~6%),均显着低于对照组[分别为(49~3)%,(37±6)%,(34~5)%](£=6.574,3.105,3.323,P<0.05).结论:IFN一可以上调乳腺癌细胞系Her-2/neu的表达和肿瘤细胞对"'I—Herceptin的结合量.因此也提高了"I-Herceptin对乳腺癌细胞的增殖抑制作用.关键词:乳腺肿瘤细胞系;Her2/neu;干扰素;表达诱导;"I;放射免疫效应中图分类号:R737.9:R817.4文献标识码:A文章编号:1000—467X(2006)04—0443—04约20%30%的晚期乳腺癌患者伴有Her.2的过度表达,该类患者疾病发展快,预后差,对化疗及三苯氧胺抗拒,缺乏有效治疗手段[.以Her.2为靶点的分子靶向药物Herceptin,虽可通过多种途径抑制Her.2过度表达的乳腺癌细胞生长f21.但已有研究显示[,Herceptin单药治疗晚期乳腺癌,其总有效率仅为12%一24%.因此,应用放射性核素标记Herceptin,对肿瘤进行放射免疫治疗(Radioimmunotherapy,RIT),是解决上述问题的方法之一.本研究应用干扰素~(interferon.^y,IFN一^y)诱导乳腺癌细胞系Her2/neu的表达,以提高放免靶向药物在肿瘤细胞的结合量及其杀伤效应,现将结果报道如下.1材料与方法1.1试剂与仪器RPMI.1640培养液购自美国Gibco公司,胎牛血清(FCS)购自美国Hyclone公司,小牛血清购自兰州民海生物公司,0.25%的胰蛋白酶和台盼蓝购自上海化学试剂公司,Anti.Her2/neuAPC鼠抗人单克隆抗体由BECTONDICKINSON公司购进, IFN.^y由本院生物治疗中心提供,Herceptin由上海罗氏公司购进.Na",I由中国核动力院第一研究所购进.人乳腺癌细胞系MCF.7和SKBR.3由上海细胞所购进.BT.474由北京协和医科大学基础医学研究所细胞室购进.流式细胞仪(FACS)采用BectonDickinsonFACSCalibur,^y计数器为上海核福光电有限公司产的SN.682型.1.2方法1.2.1IFN.^y诱导实验MCF.7,SKBR.3细胞培养于含10%dx牛血清的RPMI.1640液中.BT.474细胞培养于含l0%FCS的RPMI.1640液中[.取对数生长期细胞,用l2孔培养板培养,每孔细胞数量调整为5×10s/ml,于37℃,5%C02培养箱中培养24h 后,镜下观察细胞呈贴壁生长.IFN.^y以RPMI. 1640液稀释.每种细胞设实验组和对照组,每组设3个复孔.参照文献[5],在实验组细胞培养液中加人IFN.^y并调整其终浓度为500U/ml,对照组加人等量不含IFN.^y的RPMI.1640培养液,各组细胞均培养48h[.实验组和对照组细胞达到预定培养时间后,MCF.7,SKBR.3细胞以0.25%胰蛋白酶液消化收集,BT.474细胞以0.125%胰蛋白酶+0.02%EDTA消化.上述细胞以RPMI.1640培养液调整为悬液留待实验.实验前作台盼蓝染色以观察细胞活性.1.2.2Her2表达的FCM测定将上述实验组及对照组细胞移人Ependorf管,以0.0lmol/L,pH7.4的PBS洗涤2次,调整细胞密度为每管300l(约2xl05个细胞),各管加入Anti.Her2/neuAPC5l,吹打混匀,避光于室温反应30min后,1000xg离心3min,弃上清.并以0.0lmol/L,pH7.4的PBS洗涤2次以去除游离Anti.Her2/neuAPC.以FACS检测各组细胞Her2/neu表达率及Her2/neu表达的平均荧光强度meanfluorescenceintensitv.MFI).1.2.3Herceptin的"'I标记及质控采用Iodogen标记法.Herceptin溶于生理盐水中.浓度22ms/rIIl.取NaI111MBq(3mCi)加入Iodogen管.冰浴范义湘,等.干扰素.对乳腺癌细胞Her2/neu表达及I-Herceptin抑制肿瘤细胞增殖的影响445振摇反应2min后,加入Herceptin3.0mg,冰浴振摇反应2min.SephadexG25凝胶柱分离,纯化,测定比活度并以HPLC测定标记物的放射化学纯度(RCP).1.2.41311.Herceptin细胞结合率测定采用非竞争性饱和结合法.将上述收集的各组细胞密度调整为每管2×105/100l,根据比活度及放射化学纯度各管加入n-I—Herceptin25trl.取过量标记抗体(0.5m1)加入上述各细胞悬液中,充分混匀,于37℃振摇反应2h.反应终止,各组取20l做集落形成实验.其余细胞1000xg离心3min,去上清液后洗涤细胞2次,沉淀部分于^y计数器测放射性计数(cpm).特异结合管先加入过量非标记单抗Herceptin于4℃反应2h.再加入I.Herceptin25l于37℃反应2h.各管重复实验3次.-I—Herceptin细胞结合率=『(反应管cpm一非特异管cpm)/25l"I-Herceptin总cpm]x100%.摄取倍增比=(实验管cpm一非特异管cpm)/(对照管cpm一非特异管cpm).1.2.5克隆形成实验分别取上述各组预留的20l细胞,根据细胞计数用含10%胎牛血清的RPMI.1640培养基调整细胞浓度后接种至24孔板中,每孔100个细胞(1m1).于37℃,5%CO培养箱中培养2周.于倒置显微镜计数.将含有15个细胞以上的集落判定为一个克隆,各孔集落数除以接种细胞数即为克隆形成率.每组设3个复孔.1.3统计学处理实验组与对照组之间3种细胞Her2/neu的表达率,MFI,T/B以及克隆形成率采用s表示.差别显着性采用SPSS10.0统计学软件进行t检验.2结果2.1细胞及标记物鉴定实验前各组细胞经台盼蓝染色表明.MCF一7,SKBR一3及BT一474细胞的活性分别为94.0%,95.5% 和93.0%."I-Herceptin的放射化学纯度为95%.比活度为31.45kBq/~g.25l"I—Herceptin总计数为18502cpm.2.2IFN?y诱导对乳腺癌细胞系Her一2/neu表达的影响MCF一7,SKBR一3和BT一474经IFN一^y诱导前后Her2/neu表达率及MFI升高.其中MCF.7细胞Her2/neu表达率升高显着(t=3.515.P<O.05).SKBR一3和BT一474细胞Her2/neu表达率升高不明显(尸>0.05).3种细胞MFI均显着升高(表1).表1IFN.^r诱导对乳腺癌细胞系Her2/neu表达的影响Table1Inducementeffectofinterferon-^r(IFN-^r)onHer2/neuexpressiononbreastcancercellsCelllineControlcellsIFN—ly-inducedcellsPositiverate(%)MFIPositiverate(%)MFIMFI:meanfluorescenceintensity.Allvalues8iepresentedasmean4. SDof3experiments.=3.515,P<0.05,bt=4.802,P<0.0l,=7.614, P<0.002,VS.controlcells.2.3IFN—y诱导对乳腺癌细胞系结合埘1.Herceptin的影响"I-Herceptin在MCF.7,SKBR一3及BT一474细胞的非特异性结合率分别为(3.8±0.5)%,(4.2±0.6)%和(5.2+1.2)%.诱导后对"I—Herceptin的结合均增高(表2).表2IFN-^r诱导对乳腺癌细胞系结合mI-Herceptin的影响Table2EffectofIFN-^ronbindingrateof"iI-Herceptin inbreastcancerceIlsCelllineControlcells(%)IFN—ly—inducedcells(%)Multipleratio 2.4克隆形成实验对照组MCF一7,SKBR一3及BT一474细胞的克隆形成率分别为(49~3)%,(37±6)%及(34_+5)%,实验组相应细胞的克隆形成率分别为(30±4)%,(23+5)%及(19±6)%,均显着低于对照组(t=6.574,3.105,3.323.P<0.05).3讨论放射免疫治疗是借助单克隆抗体将放射性核素特异性靶向到肿瘤表达抗原或受体部位.利用射线对肿瘤的放射生物效应而达到治疗肿瘤的目的."I—Herceptin治疗晚期转移性乳腺癌.具有以下优点:①目前碘标记蛋白质技术成熟.Herceptin经"I标记后,其免疫反应活性仍然很高.因此."-I—Herceptin作为一种放射免疫靶向治疗药物.既可保留Herceptin本身所固有的抗肿瘤活性.又可发挥"I的内照射产生的放射生物学效应:②已有研446范义湘,等.干扰素一对乳腺癌细胞Her2/neu表达及I-Herceptin抑制肿瘤细胞增殖的影响究表明[,Herceptin与乳腺癌细胞表面的Her一2受体结合以后,通过下调Her一2受体水平,引起蛋白激酶Akt及有丝分裂活化蛋白激酶MAPK磷酸化作用降低,减少细胞受照射后修复水平的蛋白质合成.从而提高肿瘤细胞的放射敏感性.即Herceptin可提高I对肿瘤细胞的放射生物效应;③由于受抗体渗透性的影响以及肿瘤异质性影响,同一瘤体不同部位摄取抗体量不一样而产生"治疗逃逸"现象.而"tI发射的B射线在组织内的有效射程最大可达2.2mm.其有效射程可以覆盖因Herceptin结合量不够而产生的盲区.肿瘤靶位抗原是分子靶向药物结合定位的物质基础,它在肿瘤细胞上的密度与肿瘤摄取靶向药物密切相关,其表达量越高,肿瘤的摄取量越大[s-.在本实验条件下,IFN一诱导3种乳腺癌细胞Her2/neu的表达.在Her2/neu低表达的MCF一7细胞,其表达率明显提高,而在Her2/neu高表达的细胞系如SKBR一3,BT一474,表达率虽无明显增高,但3种细胞的MFI均明显提高.说明肿瘤细胞表达Her2/neu的量增加.由于Her2/neu在肿瘤细胞的表达量增加.细胞对标记抗体的结合率均相应提高.实验证明[引.干扰素可使细胞内基因的转录活性增强,mRNA水平提高,或者可进行翻译后调节,以缩短蛋白质合成周期.从而诱导肿瘤相关抗原表达,使肿瘤抗原数目增多,或更多肿瘤细胞表达肿瘤抗原.在许多种细胞系和细胞类型中,包括单核白细胞,巨噬细胞,小胶质细胞,成纤维细胞和上皮细胞.IFN一主要激活MHC2TA基因的PIV启动子,其诱导PIV的激活依赖于三个顺式序列.即一个GAS元件,一个IRF结合位点和一个E盒.IFN一与其受体相互作用,激活Jakl和Jak2激酶,引起STAT1的磷酸化,形成二聚体并转位进细胞核内. STAT1与上游刺激因子1(USF.1)协同作用结合到MHC2TA基因PIV启动子的GAS/E盒上.STAT1也能激活IRF一1的表达,STAT1和IRF一1这两个转录因子都可以介导其它系统中IFN一诱导的基因表达.IRF一1随即结合到PIV启动子的相应位点上,被STAT1,USF一1和IRF一1激活的PIV启动子导致CIITA的表达.进而激活MHCII类基因的表达[10,11].单细胞分离培养又称细胞克隆,适应性较大和活力好的细胞能增殖形成细胞小群[].本研究通过IFN一上调3种乳腺癌细胞Her2/neu的表达,由于增加肿瘤细胞对I-Herceptin的结合,与对照组比较细胞克隆形成能力存在显着差别,说明细胞结合一,一I-Herceptin越多.更能有效抑制乳腺癌细胞的生长.[参考文献][1]NahtaR,HungMc,EstevaFJ.TheHER一2一targeting antibodiestrastuzumabandpertuzumabsynergisticallyinhibit thesurvivalofbreastcancercells[J].CancerRes,2004,64(7):2343—2346.[2]ChoHS,MasonK,RamyarKX,eta1.Structureofthe extracellularregionofHER2aloneandincomplexwiththe HereeptinFab【J].Nature,2003,421(6924):756—760.[3]AlbanellJ,CodonyJ,RoviraA,eta1.Mechanismofaction ofanti?HER2monoclonalantibodies:scientificupdateon trastuzumaband2C4【J].AdvExpMedBiol,2003,532(2):253-268.[4JLuoLY,GrassL,DiamandisEP.Thenormalepithelialcell? specific(NSE1)geneisup—regulatedbysteroidhormonesin thebreastcarcinomacelllineBT一474[J].AnticancerRes, 2000,20(2A):981—986.【51KominskySL,HobeikaAC,LakeFA,eta1.Down—regulationofneu/HER一2byinterferon一inprostatecancer cells[J].CancerRes,2000,6o(14):3904—3908.【6]WroblewskiJM,BixbyDL,BorowskiC.eta1.Characterization ofhumannon—smallcelllungcancer(NSCLC)celllinesfor expressionofMHC,CO—stimulatorymoleculesandtumor—associatedandgens【J].LungCancer,200l,33(2):181—194. 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