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目的:构建含单纯疱疹病毒1型胸苷激酶(HSV1-tk)基因和人生长抑素2a型受体(hSSTr2a)基因的双顺反子重组腺病毒载体(Ad5-TIS),并感染肿瘤细胞和动物模型。通过一系列体外和体内实验研究,来探讨生长抑素受体显像用于监测自杀基因HSV1-tk表达水平和预测HSV1-tk/GCV抑瘤效应的可行性。方法:1.99mTc-HYNIC-TOCA和99mTc-P829的生物分布及肿瘤模型显像以HYNIC为双功能螯合剂(bifunctional chelator,BFC),乙二胺-N,N’-二乙酸(EDDA)和三(羟甲基)甲基甘氨酸(Tricine)为协同配体进行Tyr3-Octreoteate(TOCA)的99mTc标记;以99mTc-HYNIC-TOCA和99mTc-P829为显像剂,对高表达人生长抑素受体的荷人类小细胞肺癌裸鼠模型进行显像,通过感兴趣区(ROI)技术进行半定量分析,计算并比较两种显像剂的靶/非靶比值;在昆明鼠体内进行动态生物学分布实验,测定并比较不同时点两种显像剂在各脏器的克组织百分摄取率(%ID/g)。2.重组双顺反子腺病毒载体Ad5-TIS在人肺腺癌细胞中的表达鉴定通过基因工程技术,构建以内部核糖体结合位点(IRES)连接的双顺反子重组腺病毒载体(Ad5-TIS);以感染复数(MOI)10.0感染人肺腺癌细胞A549;感染48h后用RT-PCR方法从mRNA水平检测HSV1-tk基因和hSSTr2a基因的表达;用western blotting和免疫细胞化学的方法从蛋白水平检测目的基因的表达。3.生长抑素受体显像监测Ad5-TIS在肿瘤中的表达分别在MOI 0.0、0.4、2.0、10.0、20.0和40.0的感染滴度下,用双顺反子重组腺病毒(Ad5-TIS)感染A549细胞,48h后,以核素标记的生长抑素受体特异性配体99mTc-HYNIC-TOCA为探针,进行细胞摄取实验,结合半定量RT-PCR检测结果,分析体外细胞对生长抑素受体特异性配体的摄取率与转染基因的表达水平之间的关系;制备荷人肺腺癌A549裸鼠模型,待瘤体直径达1.0cm时,分别向瘤体内注射0.0、1×107、5×107、1×108、5×108和1×109I.U.的腺病毒载体,48h后进行99mTc-HYNIC-TOCA显像和半定量RT-PCR,分析动物模型中肿瘤组织/对侧相应部位(T/C)的放射性比值与转染基因的表达水平之间的关系。4.HSV1-tk联合GCV治疗对肿瘤细胞的杀伤效应以感染复数(MOI)0.0、0.4、2.0、10.0、20.0和40.0的腺病毒载体(Ad5-TIS)感染A549细胞。感染48h后加入剂量分别为0、1、10和100μg/ml的GCV作用48h,进行MTT实验计算细胞增殖抑制率(IR)。采用AnnexinV-FITC和PI双染流式细胞法,检测感染不同滴度病毒的肿瘤细胞在10μg/ml GCV作用下的杀伤率(凋亡与坏死之和,KR)。5.HSV1-tk联合GCV治疗对肿瘤组织的杀伤效应制备荷人肺腺癌A549裸鼠模型,待瘤体直径达1.0cm时,分别向瘤体内注射1×108I.U.的腺病毒载体和等体积的生理盐水,48h后经腹腔给予每只裸鼠50mg/kg/d的GCV,持续两周后对比各组裸鼠的肿瘤体积和重量,用TUNNEL法检测各组肿瘤组织的凋亡。结果:标记混合物经色谱柱纯化,放射性峰与蛋白紫外吸收峰位置吻合;99mTc-HYNIC-TOCA的放化纯可达94.2±1.9%,室温放置6h后放化纯仍为93.5±2.2%。荷瘤小鼠体内,99mTc-HYNIC-TOCA和99mTc-P829主要浓聚于肾脏和肿瘤部位;早期显像中,99mTc-HYNIC-TOCA组肿瘤与对侧比值(T/C)均显著高于99mTc-P829组;4h时,两组平面显像中肿瘤/对侧(T/C)放射性达到最高,分别为7.45±0.40和5.71±0.69。昆明鼠体内,两种显像剂在肾脏的摄取率最高,血液半清除时间均小于60min;肝脏对99mTc-HYNIC-TOCA的最大摄取率明显低于99mTc-P829(t=2.17,P<0.05)。MOI为10.0的A549细胞,经RT-PCR可得到目的条带HSV1-tk和hSSTr2a;hSSTR2a的western blotting结果中也有特异性条带出现;hSSTR2a免疫细胞化学检测可见胞膜和胞浆中出现荧光分布。而MOI为0.0的A549细胞中上述结果均为阴性。半定量RT-PCR显示,肿瘤细胞和组织内目的基因的表达水平均随着感染复数的增高而增高,且HSV1-tk和hSSTr2a表达水一致(细胞rS/T2=0.981,P<0.01;组织rS/T2=0.797,P<0.05)。随着病毒感染量的增高,A549细胞对99mTc-HYNIC-TOCA的摄取水平由4.2%增至13.8%,与HSV1-tk和hSSTr2a的表达水平间存在良好的相关性(rT/U2=0.965,rS/U2=0.959,P<0.01);荷瘤动物模型生长抑素受体显像中T/C比值由1.72±0.22提高至5.65±0.30,与两目的基因的表达水平之间也存在良好的相关性(rT/I2=0.942,rS/I2=0.889,P<0.01)。随着感染复数的增高,细胞内目的基因的表达水平、对99mTc-HYNIC-TOCA的摄取水平、细胞增殖抑制率和细胞杀伤率均逐渐增高。GCV作用后,KR与HSV1-tk和hSSTR2a的表达水平间分别存在良好的相关性(rT/K2=0.871,rS/K2=0.854,P<0.01),亦与99mTc-HYNIC-TOCA特异性摄取率之间存在正相关(rU/K2=0.933,P<0.01)。在病毒感染的荷瘤动物模型中,生长抑素受体显像中肿瘤组织/对侧相应部位的放射性比值(T/C)亦显著高于未感染组(T/C(+)=3.26±0.24,T/C(-)=1.72±0.22,P<0.01),与RT-PCR结果共同证实了HSV1-tk和hSSTr2a的表达。经GCV作用,感染组荷瘤裸鼠的肿瘤体积和重量明显小于未感染组(V(+)=498.50±42.68mm3,V(-)=1470.00±80.02mm3,P<0.01;W(+)=624.33±63.51mg,W(-)=1803.00±223.70mg,P<0.01),TUNEL检测肿瘤组织的凋亡亦更为显著。结论:在肿瘤细胞和荷瘤模型中,双顺反子重组腺病毒载体携带的hSSTr2a基因和HSV1-tk基因得到有效的共表达。在GCV的联合作用下,治疗基因HSV1-tk可发挥抑瘤功能。利用生长抑素受体报告基因系统,可以间接监测自杀基因的表达,并预测HSV1-tk联合GCV治疗肿瘤的效果。