PROSTEIN3139特异的、HLAA21限制性NKT细胞表型及功能初步研究.pdf

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1、论著 文章编号: 1000-5404 (2006) 16-1652-04 Prostein31-39特异的、 HLA-A*2. 1 限制性 NKT 细胞表型及功能初步研究 王惠明, 王沂芹, 阮志华, 徐文岳, 邹丽云, 赵婷婷, 吴玉章 (第三军医大学基础医学部全军免疫学研究所, 重庆 400038) 提 要:目的 诱导培养前列腺癌相关抗原 Prostein 特异性 NKT 细胞, 并对其表型及功能作初步研究鉴定。方法 以 Prostein31-39肽、 IL-2、 IL-12 反复刺激培养 HLA-A2. 1 + 健康志愿者外周血单个核细胞 (PBMCs) , 对得到的细胞系进行细胞 毒功

2、能试验, 并以多色流式细胞检测技术进行表型分析。结果 Prostein31-39肽、 IL-2、 IL-12 可以诱导 PBMCs 产生肽特异性 CD3 + / CD56 + NKT 细胞, 具有较强的肽特异性细胞毒活性及 NK 样细胞毒活性。结论 Prostein31-39肽、 IL-2 及 IL-12 可以 协同诱导培养肽特异性 NKT 细胞, 这为研究抗原特异性 NKT 细胞在前列腺癌免疫治疗中的作用奠定了基础。 关键词:前列腺癌; NKT 细胞; IL-12; Prostein 中图法分类号:R392-33; R392. 12; R737. 25文献标识码:A Generation a

3、nd characterization of HLA-A*2. 1 restricted and Prostein31-39specific NKT cell lines WANG Hui-ming,WANG Yi-qin,RUAN Zhi-hua,XU Wen-yue,ZOU Li-yun,ZHAO Ting-ting,WU Yu-zhang(Insti- tute of Immunology,College of Medicine,Third Military Medical University,Chongqing 400038,China) Abstract:Objective To

4、generate and characterize the Prostein-specific NKT cell lines. Methods Pro- stein31-39peptide,IL-2 and IL-12 were used to stimulate peripheral blood mononuclear cells of healthy male do- nors. 51Cr release assay and flow cytometric analysis were applied to study the cytotoxicity and phenotypic prop

5、- erties of the induced cell lines. ResuIts The ex vivo expanded cell lines contained some peptide specific CD3 + / CD56 + natural killer T cells,and possessed enhanced cytotoxicity function against Prostein31-39bearing target cells and also NK-sensitive K562 cells. ConcIusion IL-12 is essential for

6、 the generation of Prostein31-39 specific NKT cell lines,paving the way to further explore the possibility of using prostein specific NKT cells to overcome the immune evasion of prostate cancer cells. Key words:prostate cancer;NKT cells;IL-12;Prostein 细胞免疫应答是机体消除肿瘤或抵御感染的重要 机制, 其中细胞毒性 T 淋巴细胞 (cytotox

7、icity T lympho- cytes,CTLs) 在肿瘤特异性免疫应答中处于核心的地 位 1, 2。但肿瘤细胞在免疫选择压力下, 发展出了多 种逃避 CTLs 杀伤的机制, 例如, 前列腺癌细胞通过下 调表达肿瘤抗原分子或 MHC-类分子, 逃避 CTLs 通 过 TCR 的特异性识别及杀伤 3。而作为天然免疫系 统重要成分的 NK 细胞, 其识别杀伤靶细胞不依赖于 MHC-类分子/ 抗原肽复合物 4。因此, 如果能协 基 金 项 目:国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 资 助 项 目( “973 ”项 目) (2001CB510001) 和国家自然科学基金资助项目 (304

8、00215) Supported by the National Key Basic Research and Development Plan of China( “973”Projects, 2001CB510001)and the National Natural Science Foundation of China(30400215) 作者简介: 王惠明 (1972 - ) , 男, 湖北省仙桃市人, 博士研究生, 讲师, 主要从 事细胞免疫耐受维持及逆转方面的研究。电话:(023) 66556991, E-mail:hm-wang72163. com 通讯作者: 吴玉章, 电话:(

9、023) 68752386 收稿日期: 2005-09-30; 修回日期: 2006-01-10 同发挥 CTLs 及 NK 细胞的作用, 理论上可有效提高肿 瘤免疫治疗效果。目前相继报道, 在小鼠及人体内均 存在一类独特的 NKT 细胞, 兼具 CTLs 及 NK 的表型 和功能特点。与经典 NKT 细胞不同, 这一类 NKT 细 胞在 TCR 使用上无偏嗜性而具多样性, 其识别结合对 象亦非 CD1d 呈递的糖脂类抗原 5。由于这一类 CD1d 非限制性 NKT 细胞能以 MHC 依赖的或 MHC 非 依赖的方式识别杀伤靶细胞, 在细胞毒效应功能上较 常规 CTLs 及 NK 细胞具有一定

10、的优越性, 有利于打破 肿瘤免疫耐受。 Prostein 是近期新发现的一个前列腺癌相关抗原, 它特异地表达于前列腺组织 (正常或癌变组织) , 在其 他组织 (包括胸腺) 或其他肿瘤组织中均未见表达 6。 因此 Prostein 是一个理想的前列腺癌免疫防治的靶抗 原。Prostein31-39(CLAAGITYV)已被鉴定为 HLA-* A2. 1 限制性表位 7。我们以 Prostein 31-39肽、 IL-2 及 IL-12 诱导 HLA-A2. 1 + 健康志愿者 PBMCs, 建立 Pros- 2561 第 28 卷第 16 期 2006 年 8 月 第 三 军 医 大 学 学

11、报 ACTA ACADEMIAE MEDICINAE MILITARIS TERTIAE Vol. 28,No. 16 Agu. 2006 第 16 期 王惠明, 等. Prostein31-39特异的、 HLA-A*2. 1 限制性 NKT 细胞表型及功能初步研究 tein31-39特异性 T 细胞系, 利用五聚体检测技术证实了 Prostein31-39特异性 NKT 细胞的存在, 并对其表型及功 能进行了初步研究。 1 材料与方法 1. 1 细胞株培养 抗原加工缺陷型 T2 细胞、 抗 HLA-*A2. 1 单抗杂交瘤细 胞 BB7. 2、 人红白血病细胞 K562 和人 B 淋巴细胞白

12、血病细胞 Raji 细胞株由本室培养保存。LNcap 前列腺癌细胞株由吴刚博 士提供。BB7. 2 细胞用含 100 ml/ L 胎牛血清的 DMEM 培养基 培养, K562 细胞用 100 ml/ L 胎牛血清的 IMDM 培养基培养, T2 细胞、 Raji 细胞、 LNcap 细胞用含 100 ml/ L 胎牛血清的 RP- MI1640 培养基培养。实验用细胞均处于对数生长期。 1. 2 HLA-A*0201/ Prostein31-39pentamer (五聚体) MHC 五聚体是由一段螺旋结构将 5 个肽-MHC 复合物连 结起来的聚合物, 可用来检测或分离肽特异性的 T 细胞。

13、本研 究所用 PE 标记的 HLA-A*0201/ Prostein31-39Pentamer 由英国 Proimmune 公司合成。Prostein31-39九肽由上海生工生物工程有 限公司合成。 1. 3 全血法检测外周血有核细胞 HLA-*A2. 1 表达 取男性健康献血员外周血 100 l, 加入 BB7. 2 细胞培养上 清 100 l, 室温孵育 20 min, PBS 洗涤后加入 FITC 标记羊抗鼠 IgG (武汉博士德生物工程公司) 100 l, 37 孵育10 min 后, 加 入红细胞裂解液再孵育 10 min, PBS 洗涤、 1% 多聚甲醛固定后 上流式细胞仪检测。

14、1. 4 制备人外周血单个核细胞 入选 HLA-*A2. 1 阳性男性健康献血员, 无肿瘤及免疫功 能紊乱相关疾病史。其外周血用生理盐水作等倍稀释后, 按稀 释全血: 人淋巴细胞分离液 =1: 1 体积数将稀释全血铺加于离 心管中人淋巴细胞分离液液面上, 1 800 r/ min 离心 15 min 后, 小心吸取分离液与血浆之间液层, 生理盐水洗涤 2 次, 1 500 r/ min 离心10 min, 沉淀细胞用 RPMI 1640 液悬浮计数, 取一定量 细胞现用, 其余细胞冻存备用。 1. 5 Prostein31-39特异性 CTLs 诱导培养 参照 Wajchman 等 8方法并略

15、加改动: 新鲜分离 PBMCs 用 含10%胎牛血清 (Hyclone) 的 RPMI1640 培养液悬浮, 部分细胞 以 30 Gy 射线照射作为 APCs 使用。按每孔 5 106个 PB- MCs、 5 105APCs 加入 24 孔培养板中, 并添加 2 mmol/ L L-谷 氨酰胺 (Sigma) 、 50 mol/ L 2-巯基乙醇 (Sigma) 、 50 100 U rIL- 2 (美国 Peprotech 公司) 、 500 mol/ L TCEP (美国 PIERCE 公司, 用于增强抗原肽的免疫原性) 及 10 g Prostein31-39九肽, 加或不 加 10 n

16、g/ ml rIL-12 (美国 Peprotech 公司) , 每孔终体积数为 1 ml。细胞置 37 、 5% CO2培养箱培养。每 3 天半量更换含 上述相同浓度 rIL-2、 rIL-12 的培养基, 每7 8 d 予5 105/ 孔经 30 Gy 射线照射过的自体 PBMCs 及 10 g/ ml Prostein31-39肽、 500 mol/ L TCEP 重复刺激。观察细胞生长状态, 待孔内死亡 细胞及细胞残体超过 60% 时用细胞分离液以密度梯度离心法 去除。 1. 6 51Cr 释放试验 T2 细胞、 K562 细胞、 Raji 细胞、 LNcap 细胞为靶细胞, 以 10

17、0 CiNa251CrO4(中国同位素公司) 标记1 ml 细胞数为5 106个的靶细胞, 37 孵育 90 min, 再以 RPMI1640 液洗细胞 3 次, 细胞计数后按每孔 1 104个种植于 96 孔 U 底微孔板。为 获得 Prostein31-39肽负载的 T2 细胞, 标记的 T2 细胞与5 g 肽在 100 l 体积、 37 条件下冲击 1 h。按不同效靶比 (E: T) 值每 孔加入相应数量的效应细胞, 并使终体积数为 200 l, 天然释 放孔不添加效应细胞, 最大释放孔加入 100 l 2% Triton X- 100, 每孔设复孔数为 3。培养板置 5% CO2、 3

18、7 条件下孵育 4 h。离心后吸取每孔上清, 用 FT-603 型 闪烁计数仪测定每 份上清的 cpm 值。特异性溶细胞活性由特异性释放百分数表 示, 按下述公式计算: 特异性释放 = 实验孔 cpm -自然释放对照孔 cpm 最大释放对照孔 cpm -自然释放对照孔 cpm 100% 1. 7 多色流式细胞检测 采用 FITC、 PE 或 PE-Cy5 标记的小鼠抗人单克隆抗体直接 染色法。CD3-FITC (IgG1) 、 CD56-PE (IgG-2b) 购于美国 Exalpha 公司, CD8-FITC (IgG-2a) 购于美国 Ancell 公司, CD56-PE-Cy5 (IgG

19、1) 购于美国 BD 公司。2 105个细胞用配对抗体或 HLA- A*0201/ Prostein31-39Pentamer-PE 在冰中染色 30 min , 以匹配 的小鼠 IgG 同型抗体作为对照。细胞用含 1% BSA 的 PBS 洗 涤并悬浮后, 上 FACScalibur 流式细胞仪 (Becton Dickinson) 检 测, 数据用 CellQuest 专用分析软件分析。 2 结果 2. 1 诱导培养的 CTLs 细胞系肽特异性杀伤活性分析 为了解诱导培养 CTLs 细胞系肽特异的靶细胞杀伤活性, 在仅含 IL-2 及 IL-2 与 IL-12 同时存在条件下, 以 Pro

20、stein31-39刺 激 PBMCs 四轮后, 所得到的培养细胞作为效应细胞, 检测其细 胞毒效应的特异性。在 E: T = 30: 1 时, 两种不同的培养条件 所获得 CTLs 对负载 Prostein31-39的靶细胞表现出了不同程度的 特异性杀伤活性。同时加入 IL-2 及 IL-12 两种细胞因子的培 养细胞系杀伤活性 (62. 9%) 要明显高于单用 IL-2 一种细胞因 子的培养细胞系 (43. 6%) 。两种培养细胞在各种 E: T 下对 T2 细胞均无明显杀伤活性 (图 1) 。这提示所建立的细胞系含有 Prostein31-39特异的 CTL, IL-12 能增强 CTL

21、s 细胞系的肽特异性 杀伤活性。 A: Prostein31-39+ IL-2 诱导的 CTLs 细胞系;B: Prostein31-39+ IL-2 + IL-12 诱导的 CTLs 细胞系 图 1 不同条件诱导培养的细胞系对肽负载 T2 细胞的杀伤活性 3561 2. 2 诱导培养的 CTLs 细胞对 LNcap 细胞系、 K562 细 胞系及 Raji 细胞系的杀伤活性分析 LNcap 细胞是表达 Prostein 抗原的 HLA-A*0201 + 前列腺 癌细胞株, K562 细胞为 NK 细胞敏感的细胞株, Raji 细胞为 LAK 细胞敏感的细胞株。以这 3 种细胞为靶细胞的51C

22、r 释放 试验结果显示, 新鲜分离的 PBMCs 在 E: T = 40: 1 时对 LNcap 细胞及 K562 细胞均有一定程度的杀伤活性, 分别为52. 21%和 35. 38%, 但对 Raji 细胞几乎无杀伤活性 (图 2A) ; 单用细胞因 子 IL-2 所建立的细胞系对 LNcap 细胞及 K562 细胞特异性杀伤 活性增加到 66. 5% 和 43. 4%, 对 Raji 细胞杀伤活性影响不大 (图 2B) ; 添加 IL-12 所得到的细胞对 LNcap 细胞及 K562 细胞 杀伤活性增强到 75. 9% 和 66. 2%, 但对 Raji 细胞仍无明显的 杀伤活性 (图

23、2C) 。这些结果说明建立的 CTLs 细胞系能特异 性杀伤提呈内源性抗原肽 Prostein31-39的前列腺癌细胞, 而且添 加 IL-12 能使建立的细胞系增强其非特异性的 NK 样细胞毒活 性。 A:新鲜分离 PBMCs;B:Prostein31-39 + IL-2 诱导的 CTLs 细胞系;C:Prostein31-39 + IL-2 + IL-12 诱导的 CTLs 细胞系 图 2 不同效应细胞对 K562、 Raji、 Lncap 细胞的杀伤活性 2. 3 培养细胞系表型分析 为了解不同培养细胞表型特点, 我们进行了细胞的 CD3/ CD56 二色流式细胞学检测。新鲜分离 PBM

24、Cs 中含有不同比 例的 T 细胞 (CD3 + / CD56 - ) 、 NK 细胞 (CD3 - / CD56 + ) 及 NKT (CD3 + / CD56 + ) 细胞 (图 3A) ; 以肽及 IL-2 刺激培养四周后, NK 细胞含量明显减少, CD3 + / CD56 - 细胞数明显增多, CD3 + / CD56 + 细胞含量有一定程度增加 (图 3B) ; 而在含 IL-12 的培养 体系内, CD3 + / CD56 + 细胞含量有较大增加 (图 3C) 。这说明 添加细胞因子 IL-12, 导致培养的 CTLs 细胞系中 NKT 细胞数量 大量增加。 A:新鲜分离 PBM

25、Cs;B:Prostein31-39 + IL-2 诱导的 CTLs 细胞系; C:Prostein31-39 + IL-2 + IL-12 诱导的 CTLs 细胞系 图 3 不同细胞群体 CD3、 CD56 染色分析 2. 4 Prostein31-39特异性细胞频率分布 采用 CD8/ pentamer/ CD56 三色流色检测分析不同细胞群 体中 Prostein31-39特异性细胞频率分布。在 PBMCs 中检测不到 CD8 + / pentamer + 细胞 (图 4A) ; 在仅以 IL-2 诱导培养的细胞系 中, CD8 + / pentamer + 细胞比例可达 0. 33%(

26、图 4B) , 其中含 7. 7% CD8 + / pentamer + / CD56 + 细胞, 亦即 Prostein31-39特异性 NKT 细胞 (图 4D) ;IL-12 能使培养体系中 Prostein31-39特异性 T 细胞及 NKT 细胞含量明显上升, 分别达到0. 57%及16. 4% (图 4C、 E) 。这一结果提示, IL-12 有助于 Prostein31-39特异性 NKT 细胞的扩增。 A:新鲜分离 PBMCs;B:Prostein31-39 + IL-2 诱导的 CTLs 细胞系; C:Prostein31-39 + IL-2 + IL-12 诱导的 CTLs

27、 细胞系;D:B 中 CD8 + 淋巴细胞;E:C 中 CD8 +淋巴细胞 图 4 不同细胞群体 Prostein31-39 特异性 NKT 细胞频率分布 3 讨论 前列腺癌是男性泌尿生殖系最常见的肿瘤, 近年 来, 随着我国人口老龄化和饮食结构的改变, 前列腺癌 发病率在逐年上升。由于前列腺癌复发转移快, 除手 术和放疗之外的免疫生物学治疗方式逐渐引起人们重 视。迄今为止已有多个前列腺癌相关抗原得到鉴定, 其中, Prostein 因其高特异地表达于男性前列腺正常或 恶变组织 6, 使得它成为一种十分理想的可用于前列 腺癌免疫治疗的靶抗原。本实验也证实, Prostein 抗原 肽在体外诱导

28、的 CTLs 对前列腺癌细胞具有一定的杀 4561 第 三 军 医 大 学 学 报 第28 卷 第 16 期 王惠明, 等. Prostein31-39特异的、 HLA-A*2. 1 限制性 NKT 细胞表型及功能初步研究 伤效应。 细胞免疫应答是机体肿瘤免疫的主要方面, 特异 性 CTLs 应答被认为是肿瘤免疫应答的中心环节, 但 肿瘤细胞往往通过抑制抗原呈递细胞活化、 抗原流失 及 HLA-I 类分子弱表达等机制逃逸 CTLs 的识别杀 伤。NK 细胞发挥免疫监视作用则不需预致敏, 亦不 需 HLA-I 类分子参与抗原呈递。因此采取同时转输 CTL 及 NK 细胞的过继免疫治疗方式, 可得

29、到较理想 的抗瘤效果 9, 提示协同发挥天然免疫及适应性免疫 系统的作用, 可能打破肿瘤的免疫耐受。 特异性免疫系统的某些 T 细胞表面也表达 NK 细 胞的标志, 如 CD16、 CD56、 NKR 等, CD3 + CD56 + NKT 细胞主要由 CD8 + 细胞及少量 CD4 - CD8 - 细胞组成。 CD3 + CD56 + 细胞不同于常规 CD1d 限制性 NKT 细胞, 它们以 CD1d 非依赖性识别抗原肽, 其 TCR 使用具有 偏向性。肿瘤抗原 HER-2/ neu、 GP100 及 MUC1 特异 性 CD3 + CD56 + NKT 细胞, HPV E6 抗原特异性 C

30、D3 + CD56 + NKT 细胞已相继被发现 8, 10 -12。它们能以 HLA-I 类分子限制性及非限制性的双重方式杀伤肿瘤 细胞, 即同时具有常规 CTL 及 NK 细胞的活性特点。 实验证实这一类细胞具有很强的抗肿瘤活性。我们通 过五聚体检测技术, 也发现抗原肽 Prostein31-39诱导的 CTLs 细胞系中有一部分细胞表达 CD56 分子, 直接证 实了 Prostein31-39特异性 NKT 细胞的存在, 为利用抗原 特异性 NKT 细胞进行前列腺癌的免疫治疗提供了依 据。 IL-12 是一种重要的 Th1 型免疫应答调节因子, 对 天然免疫系统也有很强的调节作用。它还

31、能有效诱导 NKT 细胞。研究表明, 抗 CD3 抗体、 IL-2 及 IL-12 协同 作用, 可以选择性的扩增人 PBLs 中的 CD3 + CD56 + NKT 细胞, 而且 IL-12 对于 CD56 + 细胞的扩增十分关 键 13。以特定的抗原肽 MUC1、 IL-2 及 IL-12 诱导的 MUC1 特异性的细胞系中, CD3 + CD56 + 细胞含量明显 高于只用抗原肽及 IL-2 诱导的 MUC1 特异性的细胞 系, IL-12 能促进 MUC1 特异的 CD3 + CD56 - 细胞获得 CD56 分子, 而成为 CD3 + CD56 + 表型 8。在本实验中 我们也发现,

32、 加入 IL-12 的 Prostein31-39特异性细胞系 中, CD3 + CD56 + 细胞含量明显高于未加 IL-12 的细胞 系, 并伴有对 K562 细胞和 LNcap 细胞的细胞毒活性 水平增强。进一步行五聚体检测显示, IL-12 能促进细 胞体系中 CD56 + 肽特异性细胞明显扩增。其机制可 能在于一方面 IL-12 促进一部分肽特异性 CD3 + CD56 + 转化为 CD3 + CD56 + 细胞, 另一方面促进肽特 异性 CD3 + CD56 + 细胞的增殖 8。 前列腺癌细胞能逃逸常规特异性 CTLs 的攻击, 这限制了以激发特异性细胞免疫应答为目的免疫治疗 效果

33、, 我们尝试将特异性细胞免疫及非特异性细胞免 疫结合起来克服前列腺癌细胞的免疫耐受。本实验结 果证实抗原肽、 IL-2 及 IL-12 协同作用可在体外诱导 PBMCs 中的特异性 NKT 细胞, 同时发挥 CTLs 及 NK 细胞的细胞毒效应, 这为我们进一步研究利用抗原特 异性 NKT 细胞免疫治疗前列腺癌奠定了基础。 参考文献: 1DUDLEY M E, WUNDERLICH J R, ROBBINS P F, et al. Cancer re- gression and autoimmunity in patients after clonal repopulation with an

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