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目的: 胃癌的发生发展与肿瘤的免疫逃逸密切相关。近年来,日益增多的证据表明,肿瘤细胞有分泌外泌体(exosomes)的能力——肿瘤来源的外泌体(tumor-derived exosomes,TDEs)。TDEs可通过直接抑制免疫细胞或调节相关细胞因子的表达等途径,促进肿瘤的免疫逃逸。因TDEs在肿瘤免疫逃逸中所发挥的重要作用,使其成为肿瘤免疫学领域备受关注的研究热点。 髓系来源抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)是近年来发现的机体免疫系统中重要的免疫抑制细胞,研究发现MDSCs在肿瘤生长期间大量扩增,扩增的骨髓细胞可致肿瘤细胞免疫逃逸。本研究探讨了胃癌细胞来源的miRNA-107对MDSCs细胞增殖分化和免疫功能的调控作用,分析了胃癌细胞来源的miRNA-107在MDSCs细胞内的作用靶点,并初步研究了其调控的相关分子机制。 本研究包括四部分:第一部分:胃癌状态下MDSCs增殖分化和免疫功能的异常变化;第二部分:外源性miRNA-107在MDSCs内靶基因预测及验证;第三部分:胃癌细胞来源的miRNA-107对人MDSCs的调控作用;第四部分:胃癌细胞来源的miRNA-107对小鼠MDSCs的调控作用。 第一部分 胃癌状态下MDSCs增殖分化和免疫功能的异常变化 方法: 1.采集20例术前胃腺癌患者和20例年龄相一致的健康志愿者外周血样品。另外采集6例胃腺癌患者的癌组织和癌旁组织,并将胃癌组织、癌旁组织制成单细胞悬液(入组患者均未经放化疗)。 2.采用磁珠法从胃癌组织或癌旁组织单细胞悬液及外周血中分选出HLA-DR阴性(HLA-DRneg)细胞。 3.采用BD FCSCantoTMⅡ型流式细胞仪对HLA-DRneg细胞中的MDSCs进行免疫分型,随后观察MDSCs亚群细胞内精氨酸酶1(arginase1,ARG1)蛋白的表达情况。 结果: 1.经流式细胞仪鉴定,磁珠法分选出的HLA-DRneg细胞纯度大于95%。 2.胃癌患者外周血中HLA-DR-CD33+ARG1+MDSCs、HLA-DR-CD11b+ARG1+MDSCs和HLA-DR-CD14+ARG1+MDSCs细胞亚群与健康人相比数量和频次都显著升高(P<0.05)。其中HLA-DR-CD33+ARG1+MDSCs亚群所占比例最高(≥90%),与其他亚群间存在显著性差异(P<0.05)。对HLA-DR-CD33+ARG1+MDSCs进一步免疫分型后发现,HLA-DR-CD33+CD14-CD15-ARG1+MDSCs细胞亚群所占比例最高(≥90%)与其他亚群间存在显著性差异(P<0.05)。 3.胃癌组织中HLA-DR-CD33+ARG1+MDSCs、HLA-DR-CD11b+ARG1+MDSCs和HLA-DR-CD14+ARG1+MDSCs与癌旁组织相比数量和频次都显著升高(P<0.05),三组亚群细胞间无显著性差异(P>0.05)。 第二部分 miRNA-107在MDSCs内靶基因的预测及验证 方法: 1.以TargetScan、PicTar和miRanda三种软件系统预测miRNA-107的靶基因。 2.构建h-DICER1-3UTR和h-PTEN-3UTR荧光报告质粒,并和miRNA-107类似物(miRNA-107mimics)共转染293T细胞,采用双荧光素酶检测试剂盒,观察报告载体的荧光强度,验证miRNA-107的靶基因。 结果: 1.h-DICER1mRNA-3UTR和h-PTENmRNA-3UTR序列中存在可与miRNA-107的种子序列互补的序列,h-DICER1mRNA-3UTR中有6个互补序列,h-PTENmRNA-3UTR中有2个互补序列。 2.293T细胞经h-DICER1-3UTR荧光报告质粒和miRNA-107mimics共转染后,野生组双荧光素酶比值显著低于突变组和对照组。经h-PTEN-3UTR荧光报告质粒和miRNA-107mimics共转染后,野生组双荧光素酶比值显著低于突变组和对照组。 第三部分 胃癌细胞来源的miRNA-107对人MDSCs的调控作用 方法: 1.提取MGC-803、BGC-823、SGC-7901和293T细胞株培养液中的外泌体。采用JEM-1400透射电子显微镜观察外泌体形态;采用Western blot法鉴定外泌体标志性抗体;后采用BCA蛋白定量测定法对外泌体进行定量。 2.采用qRT-PCR法检测MGC-803、BGC-823、SGC-7901和293T细胞内及其外泌体内的miRNA-107的相对表达量。 3.荧光显微镜体外观察miRNA-107-Cy3通过外泌体在胃癌细胞和HLA-DR-CD33+MDSCs间的传递。采用qRT-PCR法检测HLA-DR-CD33+MDSCs内miRNA-107和pre-miRNA-107的相对表达量。 结果: 1.从细胞株的培养液中提取的外泌体,在透射电子显微镜下观察,其直径均为30~100nm,BCA法检测外泌体蛋白浓度为5~10μg/μl,Western blot法检测到外泌体均表达CD9和CD63分子标志物。 2.MGC-803、BGC-823、SGC-7901细胞株内的miRNA-107的相对表达量是293T细胞株的2~3倍(P<0.05)。同时三种细胞株来源的外泌体内miRNA-107的相对表达量是293T细胞株的3~5倍(P<0.05)。 3.荧光显微镜可观察到HLA-DR-CD33+MDSCs中Cy3红色荧光,同时HLA-DR-CD33+MDSCs内miRNA-107相对表达量显著升高(P<0.01),而pre-miRNA-107相对表达量无显著性变化(P>0.05);说明HLA-DR-CD33+MDSCs内高表达的miRNA-107很可能来源于外泌体所携带的外源性miRNA-107。 第四部分 胃癌细胞来源的miRNA-107对小鼠MDSCs的调控作用 方法: 1.用miRNA-107mimics-Cy3转染SGC-7901细胞;提取转染后SGC-7901细胞培养液中外泌体;将提取的外泌体从尾部静脉注射给小鼠,72hr后采集小鼠尾部静脉血;采用磁珠法从小鼠静脉血中分选出CD11b+Gr1+/highMDSCs;在荧光显微镜下观察小鼠CD11b+Gr1+/highMDSCs内出现的Cy3荧光染料的红色; 2.将SGC-7901细胞分泌的外泌体、胃癌患者血清中提取的外泌体和转染了miRNA-107inhibitors的SGC-7901细胞分泌的外泌体,从尾部静脉分别注射给小鼠,1次/2天,20μg/1次,共7次,72hr后从小鼠尾部采集静脉血; 3.流式荧光抗体Anti-Gr-1-FITC和Anti-CD11b-PE标记小鼠静脉血有核细胞,后以流式细胞仪计数小鼠静脉血CD11b+Gr1+/highMDSCs和CD11b+Gr1-/low MDSCs数量。 结果: 1.经富含miRNA-107mimics-Cy3外泌体7次注射后,在荧光显微镜下可看到小鼠CD11b+Gr1+/highMDSCs内出现的Cy3荧光染料的红色; 2.经不同来源的外泌体7次注射后,与对照组相比小鼠外周血CD11b+Gr1+/highMDSCs均有不同程度的聚集扩增,各组CD11b+Gr1+/highMDSCs频次依次是,胃癌患者血清外泌体组63.5%(P<0.05),SGC-7901细胞外泌体组46.6%(P<0.05),293T外泌体组36.6%(P>0.05),健康人血清外泌体组(对照组)31.2%。 3.与缺乏miRNA-107的外泌体组相比,胃癌细胞外泌体组和胃癌患者血清外泌体组小鼠外周血CD11b+Gr1+/highMDSCs中DICER1/PTEN mRNA和DICER1/PTEN蛋白表达水平均有显著降低(P<0.05),ARG1/NOS2mRNA和ARG1/NOS2蛋白表达水平均有显著升高(P<0.05)。 结论: 1.胃癌状态下人体外周血和胃癌组织中出现HLA-DR-CD33+ARG1+MDSCs、HLA-DR-CD11b+ARG1+MDSCs和HLA-DR-CD14+ARG1+MDSCs亚群细胞聚集扩增,且免疫抑制功能显著增强。 2.胃癌细胞来源的miRNA-107可通过外泌体有效传递给MDSCs,并通过靶向3UTRs转录后调控MDSCs内DICER1和PTEN基因表达,诱导HLA-DR-CD33+MDSCs和HLA-DR-CD11b+MDSCs亚群细胞增殖,并可增强其免疫抑制功能。 3.胃癌细胞来源的miRNA-107可在体内诱导小鼠CD11b+Gr1+/highMDSCs聚集扩增,并可增强其免疫抑制功能。