肿瘤靶向多肽生物淘选技术研究进展

生物淘选肿瘤或癌细胞的各种特异性靶向多肽是探索肿瘤早期诊断和治疗方法的有效途径.特异性靶向多肽既可用于探测肿瘤细胞表型特征,又可将其与抗癌药物结合进行靶向治疗,同时还可作为体内肿瘤的成像制剂,用于肿瘤及肿瘤细胞微转移的早期探测.噬菌体展示肽库技术能够有效地进行生物淘选或识别出与癌或肿瘤细胞某一靶点连结的,具有特异性、高亲和性的多肽.近年来,利用体内或体外噬菌体展示肽库技术已成功地淘选或识别出一些癌细胞的靶向多肽.本文就这些方面的研究进展进行了简要阐述,重点介绍了癌或肿瘤细胞靶向多肽的体外和体内生物淘选最新技术和临床应用.     

A peptide fusion protein inhibits angiogenesis and tumor growth by blocking VEGF binding to KDR

Vascular endothelial growth factor (VEGF) binding to its tyrosine kinase receptors (KDR/FLK1, Flt-1) induces angiogenesis. In search of the peptides blocking VEGF binding to its receptor KDR/FLK1 to inhibit tumorangiogenesis and growth, we screened a phage display peptide library with KDR as target protein, and some candidate peptides were isolated. In this study, we cloned the DNA fragment coding the peptide K237 from the library, into a vector pQE42 to express fusion protein DHFR-K237 in E. coli M15. The affection of fusion protein DHFR-K237 on endothelial cell proliferation and angiogenesis was investigated. In vitro, DHFR-K237 could completely block VEGF binding to KDR and significantly inhibit the VEGF-mediated proliferation of the human vascular endothelial cells. In vivo, DHFR-K237 inhibited angiogenesis in chick embryo chorioallantoric membrane and tumor growth in nude mice. These results suggest that K237 is an effective antagonist of VEGF binding to KDR, and could be a potential agent for cancer biotherapy.     

山奈酚诱导三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231中乳腺癌耐药蛋白的表达并下调抗肿瘤药物对MDA-MB-231细胞的杀伤作用

为确定三叶青活性物质山奈酚对三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)的影响及其作用的分子机制,通过定量PCR的方法检测TNBC临床标本及MDA-MB-231细胞中孕烷X受体(pregnane X receptor,PXR)的表达情况;通过荧光素酶报告基因活性检测确定山奈酚对MDA-MB-231细胞中PXR转录因子活性的影响;通过MTT(四唑盐)方法、裸鼠皮下成瘤方法研究了山奈酚以及抗肿瘤药物卡铂、维利帕尼以及拉帕替尼等对MDA-MB-231细胞的抗肿瘤作用。结果表明:PXR在TNBC临床标本以及MDA-MB-231细胞中有明确表达;山奈酚能够诱导MDA-MB-231细胞对抗肿瘤药物卡铂、维利帕尼以及拉帕替尼等对MDA-MB-231细胞的杀伤作用;山奈酚能够诱导MDA-MB-231中PXR的转录因子活性以及PXR下游基因乳腺癌的表达;使用小干扰RNA(small interfere RNA,siRNA)抑制乳腺癌耐药蛋白(breast cancer resistance protein,BCRP)的表达能够逆转山奈酚诱导的抗肿瘤药物耐药。可见,山奈酚诱导TNBC细胞MDA-MB-231中乳腺癌耐药蛋白的表达并下调抗肿瘤药物对MDA-MB-231细胞的杀伤作用。     

噬菌体展示禽流感病毒抗原变异性基因片段文库的构建

构建T7噬菌体展示禽流感病毒抗原变异性基因片段文库. 首先， 从Gene Bank中查找筛选禽流感病毒抗原变异性基因, 将其截短、 修饰、 简并后得到禽流感病毒抗原变异性基因微阵列. 其次， 将合成的禽流感病毒抗原变异性基因片段文库扩增、 酶切, 链接到双酶切后的T7噬菌体载体基因上, 构成重组噬菌体DNA. 最后， 重组噬菌体DNA经体外包装和扩增, 得到T7噬菌体展示文库, 并进行T7噬菌体展示文库滴度、 重组率和免疫活性测定. 实验结果表明, 从Gene Bank中查找、 筛选、 剪切和修饰共获得96 258条序列构建T7噬菌体展示文库, 原始文库滴度为3.6×107个菌落/mL, 重组率大于90%. 用禽流感病毒H5N1抗体进行捕获, 经聚合酶链式反应(PCR)鉴定, 得到理想目的条带, 证明噬菌体表面展示蛋白具有抗原活性, 可用于禽流感病毒感染患者的快速检测及抗原表位筛选.     

噬菌体展示禽流感病毒抗原变异性基因片段文库的构建

构建T7噬菌体展示禽流感病毒抗原变异性基因片段文库. 首先, 从Gene Bank中查找筛选禽流感病毒抗原变异性基因, 将其截短、 修饰、 简并后得到禽流感病毒抗原变异性基因微阵列. 其次, 将合成的禽流感病毒抗原变异性基因片段文库扩增、 酶切, 链接到双酶切后的T7噬菌体载体基因上, 构成重组噬菌体DNA. 最后, 重组噬菌体DNA经体外包装和扩增, 得到T7噬菌体展示文库, 并进行T7噬菌体展示文库滴度、 重组率和免疫活性测定. 实验结果表明, 从Gene Bank中查找、 筛选、 剪切和修饰共获得96 258条序列构建T7噬菌体展示文库, 原始文库滴度为3.6×107个菌落/mL, 重组率大于90%. 用禽流感病毒H5N1抗体进行捕获, 经聚合酶链式反应(PCR)鉴定, 得到理想目的条带, 证明噬菌体表面展示蛋白具有抗原活性, 可用于禽流感病毒感染患者的快速检测及抗原表位筛选.     

sFcγRⅡb蛋白结合肽的筛选与鉴定

FcγRⅡb是免疫球蛋白G受体( FcγR)中唯一的抑制型受体,在免疫反应的负性调节方面发挥重要作用.为了筛选sFcγRⅡb的蛋白结合肽,以重组sFcγRⅡb蛋白为靶分子,采用噬菌体肽库展示技术对sFcγRⅡb结合肽进行筛选.利用ELISA鉴定每轮洗脱噬菌体与sFcγRⅡb蛋白亲和力,经过4轮筛选,挑取40个噬菌体克隆进行序列测定,获得28种不同的12肽序列.经ELISA法鉴定噬菌体与sFcγRⅡb蛋白结合活性,得到sFcγRⅡb蛋白高特异性、高亲和力结合肽FHKMPWYMSMYY,为进一步研究FcγRⅡb的作用机制和探索结合肽的功能提供实验基础.     

噬菌体显示抗乳腺癌单链抗体的基因克隆和筛选

克隆和连接乳腺癌杂交瘤单克隆抗体的轻、重链可变区基因，构建该单链抗体的噬菌体显示系统，经严格的相关肿瘤细胞株的固相细胞正负筛选和多步液相结合-洗脱细胞筛选，得到特异性高、亲和力强的单链抗体基因，用于进一步构建重组免疫毒素，为临床乳腺癌和生物靶向治疗奠定基础.     

The molecular mechanism of different sensitivity of breast cancer cell lines to TRAIL

Although Tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) selectively induces apoptosis of various cancer cells, some caner cell lines are resistant to TRAIL-induced cell death. To investigate the molecular mechanisms underlying TRAIL-resistance, two human breast cancer cell lines, MCF-7 (resistant to TRAIL) and MDA-MB-231 (sensitive to TRAIL), were used as a model system to analyze the different sensitivities to TRAIL cytotoxicity. PKCδ inhibitor rottlerin, but not MEK and ERK1/2 inhibitor U0126 nor PI3K inhibitor LY294002, was shown to enhance TRAIL-induced apoptosis in MCF-7 cells significantly, suggesting that PKCδ might play an important role in the resistance of MCF-7 cells to TRAIL. In contrast, rottlerin, U0126, and Ly294002 had no effect on MDA-MB-231 apoptosis induced by TRAIL under the same conditions. Further experiment showed that the combination of rottlerin and TRAIL cleaved PARP in the MCF-7 cells synergistically, but not in the MDA-MB-231 cells. The role of PKCδ in TRAIL-resistant MCF-7 cells was confirmed by knocking down the endogenous PKCδ expression using RNAi technology. Furthermore, caspase-3 reconstitution in MCF-7 cells was unable to alter PKCδ expression, suggesting that innate caspase-3 deficient in the cells does not cause PKCδ high expression. These data provide evidence for the first time that PKCδ plays a critical role in breast cancer cell lines to TRAIL cytotoxicity.     

Hsp90抑制剂17-AAG通过EGFR,IGFR途径抑制乳腺癌细胞的增殖

 17-AAG通过抑制Hsp90的功能而抑制多种肿瘤细胞的生长增殖,用不同浓度17-AAG作用于乳腺癌细胞株MDA-MB-231和BT474,用SRB法检测细胞相对存活数,计算半数抑制药物浓度IC₅₀;并用Westernblotting检测Hsp90的"顾客"蛋白EGFR,IGFR-1以及G2/M细胞周期蛋白cdc2的表达,研究17-AAG抑制乳腺癌细胞的增殖,促进细胞凋亡的途径.结果显示,1μmol/L的17-AAG已能完全抑制MDA-MB-231和BT474细胞增殖,2种细胞的IC₅₀分别为0.0587,0.0576μmol/L;17-AAG作用的乳腺癌细胞EGFR,IGFR-1表达明显下调,此作用呈剂量依赖性.这些研究结果表明17-AGG可显著抑制乳腺癌细胞MDA-MB-231和BT474的生长增殖,此作用与17-AGG抑制细胞生长因子受体途径有关.     

低氧条件下巨噬细胞分泌CCL22促进三阴乳腺癌转移

三阴乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer, TNBC)是乳腺癌中恶性程度最高的一种亚型，表现为很高的转移潜能。巨噬细胞，即肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-Associated Macrophages, TAM)，在促进TNBC转移中起了重要作用。乳腺癌作为一种实体肿瘤，往往处于缺氧环境中。低氧环境能够促进癌细胞的转移，然而低氧环境中巨噬细胞在促进肿瘤转移中的作用仍然不清楚。在该研究中，THP1细胞被诱导成TAM，经过缺氧培养后，通过Transwell实验检测其促进三阴乳腺癌细胞BT-549和MDA-MB-231的细胞迁移能力；通过尾静脉注射，将MDA-MB-231细胞移植于祼鼠体内，CT扫描，分析了TAM促进TNBC细胞的器官转移能力；通过ELISA实验检测低氧对TAM分泌的肿瘤转移相关因子的影响，通过GDSC在线软件分析了CCL22受体CCR4和其他CCR在乳腺癌组织与正常组织中表达的差异。结果表明低氧条件下巨噬细胞通过分泌CCL22的表达来促进三阴乳腺癌细胞迁移:经过缺氧培养后的TAM显著增强了TNBC细胞迁移能力，以及促进癌细胞在体内向肺转移；低氧诱导TAM分泌CCL22；CCL22受体CCR4在乳腺癌组织中的表达显著高于在正常组织中的。     

灯盏乙素对乳腺癌细胞中lncRNAs表达的影响

检测灯盏乙素对乳腺癌MDA-MB-231细胞中的长链非编码RNA(LncRNAs)的相对表达量的影响,进一步探索灯盏乙素对肿瘤的作用机制.采用实时荧光定量PCR的方法,检测对照组与不同剂量组的灯盏乙素处理后的乳腺肿瘤细胞中lncRNAs MALAT1、NEAT1和p53基因mRNA的相对表达量,并观察细胞存活率.结果发现,灯盏乙素在低剂量(1、10、25μmol/L)时促进细胞增殖,而在高剂量50μmol/L以上时抑制细胞增殖.灯盏乙素在低剂量时使得乳腺癌MDA-MB-231细胞中MALAT1,NEAT1和p53基因的表达水平下降,而在100μmol/L的高剂量时MALAT1,NEAT1和p53基因的表达水平上升.灯盏乙素影响乳腺癌MDA-MB-231细胞中LncRNAs MALAT1和NEAT1基因以及p53基因的表达,并且存在剂量反应关系,低剂量与高剂量呈现出相反的表达量变化.     

噬菌体展示肽库技术及其在分子病原细菌学研究中的应用

从噬菌体展示技术的基本原理、肽库的构建、噬菌体肽库的分类、噬菌体肽库的筛选方法等方面,综述了噬菌体展示肽库技术;从抗原表位研究、免疫诊断研究、基因疫苗研究、抗菌药物的靶向投递等方面,阐述了噬菌体展示肽库技术在分子病原细菌学中的应用;并对今后的研究方向进行了展望.     

尿激酶短肽抑制剂的初步研究

以尿激酶为目标蛋白, 在噬菌体表面展示六肽库中对尿激酶的短肽类抑制剂进行了三轮特异性筛选. 提高噬菌体与尿激酶的比例及缩短作用时间从而提高筛选压力后, 与尿激酶亲和结合的噬菌体得到富集. 通过对第三轮筛选到的重组噬菌体的DNA序列分析, 获得一组相对保守的肽序列. 相应的合成短肽 NEPKAN 和VSPKVL 对尿激酶的抑制常数分别为32.5 μmol/L和88.6 μmol/L.     

HER-2基因特异性核酶在MDA-MB-453细胞内的瞬时效应

目的确定人表皮生长因子受体-2(HER-2)特异性锤头状核酶(hammerhead ribozyme,RZ)对雌激素受体阴性乳腺癌细胞MDA-MB-453的影响.方法应用RT-PCR、免疫细胞化学检测RZ对MDA-MB-453细胞HER-2表达的影响;MTT法检测RZ对细胞增殖的影响.结果RZ转染入MDA-MB-453细胞中,RT-PCR检测出转染RZ的MDA-MB-453细胞中HER-2 mRNA表达量明显下降;免疫细胞化学方法检测细胞内的HER-2蛋白表达下降;MTT法检测细胞增殖活性明显受抑.结论RZ在MDA-MB-453细胞内有效抑制靶基因HER-2mRNA和蛋白的表达,同时可抑制细胞增殖,有助于进一步研究雌激素受体阴性乳腺癌细胞HER-2信号转导通路.     

多肽的表面展示与结构库

表面展示是一种新的基因操作技术,它使表达的多肽以融合蛋白形式展现在噬菌体或细胞表面,保持相对独立的空间结构和生物活性。该技术可用于研究多肽(蛋白质)的性质、相互识别和作用,并据此从巨大展示库中选择特定靶功能的多肽结构。常用丝状噬菌体、T₄噬菌体、λ噬菌体以及细胞构建表面展示系统。表面展示库包括重组噬菌体抗体库、随机短肽库、多肽构象库、cDNA展示库和基因突变体展示库。表面展示技术可用于人工抗体和疫苗的制备、抗原决定簇的定位、蛋白质相互作用位点的确定、特异调节分子的分离、细胞表面工程的研究、多肽药物的研制,以及生物分子实验定向进化等研究。     

异柠檬酸裂解酶肽类抑制剂的优化筛选

利用噬菌体肽库筛选与计算机模拟分子对接技术, 优化异柠檬酸裂解酶肽类抑制剂的筛选. 先通过噬菌体肽库筛选出与异柠檬酸裂解酶（ICL）具有高亲和力的结合肽, 再利用Discovery Studio 2.1模拟多肽与ICL蛋白晶体（1F8I）的分子对接, 最后用Fmoc固相合成法合成多肽, 并对其生物活性进行检测. 实验结果表明, 通过噬菌体肽库筛选得到了29条七肽序列, 其中12条可与ICL蛋白晶体成功对接. 体外生物活性检测结果显示, 得到的12条七肽均对ICL的活性有明显抑制作用（抑制率均超过50%）.     

利用噬菌体展示筛选结合水稻条叶枯病毒S蛋白的短肽

利用噬菌体展示技术在随机7肽库中筛选到结合水稻条叶枯病毒（rice stripe virus ,RSV）病害特异蛋白（stripe disease-specific protein,S蛋白）的6个短肽,并进行了序列测定,ELISA结果表明,6个短肽和S蛋白具有一定的亲和能力,筛选到的短肽对今后S蛋白功能分析、转基因抗RSV和水稻条叶枯病的诊断提供了条件。     

矢车菊素-3-葡萄糖苷抑制环氧丙酰胺诱导的MDA-MB-231细胞内谷胱甘肽的降低

为探讨食源性成分降低丙烯酰胺及主要致毒代谢物环氧丙酰胺对人体的危害作用,利用比色法、酶活性检测及免疫分析等方法,从细胞谷胱甘肽及其相关酶解毒的角度,研究了不同浓度的矢车菊素-3-葡萄糖苷对环氧丙酰胺引起的人类乳癌细胞MDA-MB-231毒性的影响. 结果表明,与环氧丙酰胺单独处理的细胞相比,矢车菊素-3-葡萄糖苷预处理后,能够显著降低细胞毒性及胞内活性氧水平,明显提高细胞内还原型谷胱甘肽含量,抑制谷胱甘肽过氧化物酶与谷胱甘肽S转移酶活性的升高,并且提高两种酶的蛋白表达量. 矢车菊素-3-葡萄糖苷对环氧丙酰胺引起的MDA-MB-231细胞毒性具有明显的抑制作用.      

应用毛细管电泳表征噬菌体与丹酚酸B的相互作用

基于Hummel-Dreyer毛细管电泳方法研究经噬菌体展示库生物淘洗亲和筛选出的噬菌体和丹酚酸B之间的结合作用,结合系数由PRISM软件中Scatchard方程曲线拟合计算得出.实验结果表明,筛选出的该噬菌体克隆的表面蛋白和丹酚酸B具有特异性的结合作用,也说明利用毛细管电泳测定噬菌体和丹酚酸B的结合系数是可行的.     

高频复合超声扫描探针显微镜声学图像融合研究

研究高频复合超声扫描探针显微镜在不同声学频率下所得声学图像的融合.利用高频复合超声扫描探针显微镜检测乳腺癌细胞样品,在3~3 000 kHz的范围内改变声学频率,探究其对乳腺癌细胞声学成像的影响,然后用多尺度变换和稀疏表示相结合的图像融合方法对这些乳腺癌细胞声学振幅像进行融合.结果表明,高频复合超声扫描探针显微镜在不同声学频率下对同一样品得到的声学像存在差异,并且通过图像的融合,可以综合不同声学振幅像的有用信息,从而更有利于人类肉眼的直接观察或者计算机的后续处理.