Experimental studies on PNP suicide gene therapy of hepatoma

Summary To investigate the killing effect ofPNP/MeP-dR suicide gene system on hepatoma cells, pcDNA3. 0/PNP, an eukaryotic expression vector harboringE. coli PNP gene, was transfected into human hepatoma HepG2 cells by liposome-mediated method. A HepG2 cell line with stablePNP gene expression, HepG2/PNP, was established with presence of G418 selection. The cell growth curves were determined with trypan blue staining. The sensitivity of HepG2/PNP to MeP-dR and bystander effects were assayed by MTT and FCM methods. The enzymatic activity of the product ofPNP gene was determined by HPLC method. The cytotoxic effects of MeP-dR on HepG2/PNP cells were obvious (IC₅₀=4.5 μmol/L) and all HepG2/PNP cells were killed 4 days after the treatment with 100 μmol/L MeP-dR. In mixed cultures containing increasing percentages of HepG2/PNP cells, total population killing was demonstrated when HepG2/PNP cells accounted for as few as 5% of all HepG2 cells 8 days after the treatment with 100μmol MeP-dR. High-pressure liquid chromatography (HPLC) demonstrated that thePNP enzyme could convert MeP-dR into 6-MP.PNP/MeP-dR suicide gene system had an advantage over traditional suicide gene systems for hepatoma gene therapy. Our e results suggest that high-level bystander effects of this system result in significant anti-tumor responses to hepatoma gene therapy, especiallyin vivo. CAI Xiaokun, male, born in 1972, M.D., Ph.D. This project was supported by a grant from the National Natural Science Foundation of China (No. 30330680).     

PNP—TK融合自杀基因及PNP单自杀基因对肝癌细胞杀伤效率

目的分析PNP—TK融合自杀基因系统及PNP单自杀基因系统对肝癌细胞的杀伤作用及二者对肝癌细胞潜在的杀伤机制。方法构建融合基因表达我体pcDNA3．0／PNP—TK。经酶切、PCR及测序鉴定重组体。G418筛选获得稳定转染了pcDNA3．0／PNP-TK的HepG2细胞克隆。RT—PCR和Western Blotting检测融合基因在HepG2细胞中的表达。台盼兰排斥法检测细胞的生长曲线,MTT法检测细胞对相应前药的敏感性及分别在一种和两种前药作用下所导致的旁观者效应。结果融合基因片段PNP—TK正确插入了pcDNA3．0载体中,pcDNA3．0,PNP-TK在肝癌细胞株HepG2中实现了表达。抗性细胞克隆对相应的前药十分敏感。在两种前药的联合作用下。pcDNA3．0／PNP-TK所导致的旁观者效应明显强于只给予MeP-dR一种前药以及pcDNA3．0／PNP单基因系统所致的旁观者效应。结论具有双自杀基因功能的表达载体pcDNA3．0／PNP-TK对肝癌细胞的杀伤效果优于PNP单自杀基因系统。     

大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶自杀基因对人胃癌细胞的作用

目的：探讨大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶自杀基因对胃癌细胞MKN-45的抑制及杀伤作用, 并证实旁观者效应。方法：构建真核表达载体pcDNA3.1-ePNP, 将重组载体转染MKN-45细胞获得高表达大肠杆菌嘌呤核苷磷酸化酶基因（ePNP）的MKN-45细胞克隆。在MKN-45/ePNP细胞培养物中加入前体药物MePdR, 观察MePdR对该细胞的杀伤作用及旁观者效应。结果：随MePdR浓度的增大, MKN-45/ePNP细胞的生存率逐步下降,在MePdR浓度达到1 mg•L^-1时MKN-45/ePNP细胞全部被杀灭, 而未经转染的MKN-45细胞的生存率则不受影响，MePdR对MKN-45/ePNP有显著的抑制及杀灭作用；当MKN-45/ePNP细胞占总细胞的10%时，全部细胞被杀死。结论:ePNP/MePdR 自杀基因系统对胃癌细胞有生长抑制及杀伤作用并具有旁观者效应。     

PNP-TK融合自杀基因系统对肝癌细胞杀伤作用的实验研究

目的分析PNP—TK融合自杀基因系统对HepG2肝癌细胞的杀伤作用及其对肝癌细胞的杀伤机制。方法利用重组PCR定点诱变法制备PNP—TK融合基因,将其插入真核表达载体pcDNA3．0中,构建融合基因表达载体pcDNA3．0／PNP—TK,经酶切、PCR及测序鉴定重组体,G418筛选获得稳定转染了pcDNA3．0／PNP—TK的抗性细胞克隆。RT-PCR和WesternBlotting检测PNP—TK基因在HepG2细胞中的表达。台盼兰排斥法测定细胞生长曲线,MTF法检测细胞对相应前药的敏感性及分别在一种和两种前药作用下所导致的旁观者效应。结果融合基因片段PNP—TK正确插入了pcDNA3．0载体中,pcDNA3．0／PNP—TK在肝癌细胞株HepG2中实现了表达。细胞抗性克隆对相应的前药十分敏感。在两种前药的联合作用下,pcDNA3．0／PNP—TK对肝癌细胞产生了良好的旁观者效应。结论具有双自杀基因功能的表达载体pcDNA3．0／PNP-TK对肝癌细胞HepG2有着良好的杀伤作用,有望将其应用于肝癌体内治疗。     

Inhibitory Effect of Pulmonary Carcinoma by Adenovirus-Mediated CD/UPRT Gene

The cell killing effects and bystander effects of double suicide gene on pulmonary carcinoma cells were explored. Lung adenocarcinoma cells (A549) were transfected with different liters of adenovirus vector and followed with different concentrations of 5-FC after a recombinant adenovirus vector carrying CD/UPRT gene (Ad-CD/UPRT) was constructed. The cell viability was measured by MTT assay 4 days later. The cell viability was dropped to 30.57 %-8.62 % after 10 MOI of Ad-CD/UPRT transfected and 5-FC (10-1000μg/mL) administration. Furthermore, Ad-CD/UPRT-infected A549 cells showed a profound neighbor cell killing effect in the same methods. These results suggested that Ad-CD/UPRT/5-FC system can effectively suppress growth of lung adenocarcinoma cells, which may provide a novel and powerful candidate for lung cancer gene therapy strategies.     

DADS提高HSV-tk/GCV自杀基因系统对兔晶状体上皮细胞旁观者效应的机制

目的:探讨二烯丙基二硫化物(dialyl disulfide,DADS)提高重组腺相关病毒(recombinant adenoassociated virus,rAAV)介导的单纯疱疹病毒胸苷激酶(herpes simplex virus kinase,HSV-tk)/丙氧鸟苷(ganciclovir,GCV)系统对兔...     

DADS提高HSV—tk／GCV自杀基因系统对兔晶状体上皮细胞旁观者效应的机制

目的：探讨二烯丙基二硫化物（diallyl disulfide,DADS）提高重组腺相关病毒（recombinant adenoassociated virus,rAAV）介导的单纯疱疹病毒胸苷激酶（herpes simplex virus kinase,HSV—tk）／丙氧乌苷（ganci—clovir,GCV）系统对兔晶状体上皮细胞旁观者效应的可能机制。方法：应用免疫组织化学方法检测正常兔晶状体上皮细胞间隙连接蛋白43（connexin43,Cx43）及转染HSV-tk基因的晶状体上皮细胞Cx43的表达,以及不同浓度的DADS诱导下的2种细胞的Cx43表达,MTT比色法检测细胞存活率。结果：兔晶状体上皮细胞Cx43及转染删弘砒基因的晶状体上皮细胞的Cx43经DADS诱导后表达阳性明显增强,尤其以50μmol／LDADS最明显。MTT比色法检测显示DADS增强了HSV—tk／GCV自杀基因系统的旁观者效应。结论：DADS可以提高晶状体上皮细胞Cx43的表达,并可提高HSV—tk／GCV自杀基因系统对兔晶状体上皮细胞的旁观者效应。     

HSV-tk/GCV自杀基因系统对视网膜母细胞瘤的体外抗肿瘤效应

目的 研究单纯疱疹病毒胸腺嘧啶核苷激酶／更昔洛韦(herpes simplex virus thymidine kinase／ganeyclov—ir,HSV—tk／GCV)自杀基因系统对视网膜母细胞瘤(retinoblastoma,Rb)细胞的体外杀伤作用以及旁观者效应发生的机制。方法 应用脂质体将pCMV／hytk-IRES-hrGFP质粒导入HXO-Rb44细胞株。用潮霉素筛选出阳性细胞克隆并命名为HXO-Rb44／tk。RT—PCR鉴定hytk基因在HXO-Rb44／tk细胞中的转录结果。比较HXO-Rb44和HXO-Rb44／tk细胞的形态特征及生长特性。通过MTT法检测GCV对不同比例HXO-Rb44／tk和HXO-Rb44混合细胞的杀伤作用(“旁观者效应”)。并通过上清移换实验研究旁观者效应发生的机制。结果HXO-Rb44／tk细胞经RT—PCR可检测出530bp的hytk基因片段。HXO-Rb44／tk和HXO-Rb44细胞的形态特征及生长特性无明显差异。HXO-Rb44／tk细胞仅占很低比例时即可观察到明显的旁观者效应,而GCV作用的HXO-Rb44／tk细胞上清对HXO-Rb44细胞无杀伤作用。结论 HSV—tk基因转移联合GCV治疗可作为Rb基因治疗的一种有效方法,旁观者效应可能是GCV代谢产物通过缝隙连接进行细胞间转运来实现的。     

单纯疱疹病毒胸苷激酶丙氧鸟苷自杀基因系统对宫颈癌Hela细胞系体外杀伤作用的研究

目的：观察单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-TK)丙氧鸟苷(GCV)自杀基因系统对人宫颈癌Hela细胞系体外杀伤作用及其旁观效应。方法：采用脂质体转染法将GINaTK载体转入包装细胞PA317。取病毒上清液感染Hela细胞,得到带有HSV-TK基因的Hela／TK细胞,并将其用于体外实验。结果：载体HSV-TK导入了PA317细胞。体外实验结果显示,当Hela／TK细胞数占混合细胞10％时,低浓度(10mg／L)的GCV就可将50％左右的肿瘤细胞杀死。GCV作用后的实验组Hela／TK细胞基因组经琼脂糖凝胶电泳后可观察到典型的DNA梯状条带。结论：逆转录病毒可介导HSV-TK基因转入人宫颈癌Hela细胞并获稳定表达,HSV-TK／GCV自杀基因系统在体外对宫颈癌细胞有杀伤作用,且存在明显的旁观效应。     

脂质体介导的CD/5-FC自杀基因体系协同干扰素体内抑瘤及旁观者效应的观察

OBJECTIVE: To study the antitumor and distant bystander effects of cationic liposome-mediated cytosine deaminase (CD)/5-fluorocytosine (5-FC) suicide gene system combined with interferon-gamma (IFN-gamma) in vivo. METHODS: Murine hepatoma 22 (H22) cells transfected by CD gene were inoculated subcutaneous in Kunming mice in the left axillary region, and the H22 cells without CD gene transfection were inoculated in the right axillary region. The mice were randomly divided into 4 groups and treated with normal saline , 5-FC, IFN-gamma, and 5-FC+ IFN-gamma on a daily basis. The tumor inhibition and distant bystander effects were observed in the mice. RESULTS: Exposure of CD gene-transfected tumor to 5-Fc resulted in obvious tumor growth inhibition with an inhibition rate of 78.38%, which was significantly increased to 93.21% (P<0.01) with 5-Fc +IFN-gamma treatment. A notable distant bystander effect in the CD/5-FC suicide gene system was observed in vivo, with a tumor inhibition rate of was 54.42%; when combined with IFN-gamma, the inhibition rate increased significantly to 87.57% (P<0.05). CONCLUSION: When combined with IFN-gamma, CD/5-FC suicide system has stronger anti-tumor and distant bystander effects. CD/5-FC suicide gene system combined with IFN-gamma may provide a potential therapy for malignant tumors.     

AdKDR-CDglyTK融合基因系统对胃癌MGC-803细胞体的外杀伤作用

目的探讨腺病毒介导血管内皮生长因子第二受体,亦即酪氨酸激酶受体(kinase domain-containing receptor,KDR) 启动子驱动的CDglyTK融合基因体系对人胃癌细胞株MGC-803的杀伤作用。方法将质粒pAdEasy-KDR-CDglyTK 在293细胞内包装、扩增后,体外感染表达KDR的MGC-803细胞株,并给予不同浓度的前药5-FC和／或更昔洛韦,观察该体系对MGC-803细胞株的杀伤效应及其旁观者效应;并以流式细胞仪检测细胞周期的变化,电镜观察细胞的病变。结果所得病毒滴度为2．0×1012pfu／ml。MGC-803细胞株感染率随腺病毒滴度的递增而增加。融合基因的疗效优于任一单自杀基因(P<0．001)。将感染腺病毒的细胞与未感染细胞以不同比例混合培养,观察到该体系明显的旁观者效应。流式细胞术检测表明该体系抑制MGC-803细胞DNA的合成,表现为G1期细胞比率增多及S期细胞减少(P<0．001)。同时,电镜下可见MGC-803细胞有凋亡和坏死改变。结论腺病毒介导KDR启动子驱动的CDglyTK融合基因体系可以有效地杀伤人胃癌细胞。     

CD/5-FC自杀基因治疗系统体外杀伤恶性人脑胶质瘤细胞作用的研究

目的：探讨胞嘧啶脱氨酶/5-氟胞嘧啶（CD/5-FC）自杀基因治疗系统对恶性人脑胶质瘤细胞的杀伤作用。方法：采用Lipofectamine2000脂质体介导法将CD基因转染U251恶性人脑胶质瘤细胞,G418筛选获得抗性克隆（取名为U251/CD细胞）,使用不同浓度的5-FC作用于U251/CD细胞,MTT法测定活性细胞比率。采用高效液相色谱法（HPLC）检测5-FC培养液内5-FU的浓度。结果：U251细胞获得了质粒的成功转染。基因转染使G418抗性细胞（U251/CD细胞）对5-FC高度敏感。未转染的U251细胞对5-FC不敏感,IC50 约为6 500 μmol/L,而转染基因后 IC50 约为10 μmol/L。并且加入不同浓度的5-FC后,U251/CD细胞培养液内均能检测到5-FU。结论：5-FC对CD基因修饰U251细胞具有杀伤作用;为胶质瘤基因治疗的在体研究提供依据。     

单纯疱疹胸苷激酶/更昔洛韦系统杀伤前列腺癌细胞的"旁观者效应"及其调控

目的评价单纯疱疹胸苷激酶/更昔洛韦（HSV-TK/GCV）系统杀伤前列腺癌细胞PC-3m的“旁观者效应”,探讨连接蛋白（Cx）介导的细胞间隙连接交流（GJIC）在该系统“旁观者效应”中的作用,观察apigenin对PC-3m细胞连接蛋白43（Cx43）表达及GJIC状况的调控。方法MTT法评价TK基因系统杀伤PC-3m细胞的“旁观者效应”,划痕标记染料示踪技术（SLDT）比较几种代表细胞系GJIC功能状况,检测HSV-TK/GCV对其“旁观者效应”。逆转录－聚合酶链式反应（RT-PCR）法和SLDT检测PC-3m细胞Cx43表达和GJIC状况,并观察apigenin对Cx43表达、GJIC状况及“旁观者效应”的调控作用。结果HSV-TK/GCV系统杀伤PC-3m细胞时“旁观者效应”程度较弱,TK基因阳性细胞比例约为10%的混合细胞经100 μmol/L GCV处理72 h后,仅23.5%±3.21%细胞被杀灭。该自杀基因系统对GJIC功能强大的NIH-3T3、 Cos-7和L-02细胞“旁观者效应”程度远较GJIC功能低下的ACHN和HeLa细胞者强（P<0.001）。PC-3m细胞Cx43 mRNA表达降低,GJIC功能低下,apigenin不仅可上调PC-3m细胞Cx43表达、促进GJIC功能,还可使其“旁观者效应”明显改观（P<0.001）。结论细胞内在的GJIC功能与HSV-TK/GCV对其“旁观者效应”程度有正向关系,PC-3m细胞Cx43 mRNA表达减弱及GJIC功能低下可能是导致HSV-TK/GCV系统杀伤该细胞时“旁观者效应”较弱的原因,某些化学物质如apigenin可通过上调PC-3m细胞Cx43表达并促进GJIC功能,增强“旁观者效应”程度及TK基因系统疗效。     

胞嘧啶脱氨酶和胸苷激酶融合双自杀基因系统对膀胱癌细胞体外杀伤作用

目的探讨胞嘧啶脱氨酶(CD)和胸苷激酶(TK)融合双自杀基因系统对膀胱癌细胞的杀伤作用。方法利用含有CD-TK双自杀融合基因及绿色荧光蛋白(GFP)基因的复制缺陷腺病毒感染膀胱癌细胞株Mb49细胞,RT-PCR检测CD及TK表达,MTT法测定感染病毒Mb49细胞对GCV和/或5-FC敏感性及旁观者效应。结果RT-PCR可检测到腺病毒感染的Mb49细胞中CD及TK表达,腺病毒感染的Mb49细胞对GCV和/或5-FC敏感性增强,且细胞存活率随前药浓度增加而明显降低,联合应用杀伤效果更强。在混合培养细胞中转染细胞为10%时,GCV组、5-FC组、GCV 5-FC组细胞存活率分别为(79.55±0.88)%、(77.17±3.38)%、(49.21±1.78)%,有较强的旁观者效应。结论腺病毒载体能有效转导CD-TK融合双自杀基因在膀胱癌细胞中表达,CD-TK融合双基因系统对膀胱癌细胞有更强杀伤效果和更明显的旁观者效应,优于单基因系统,值得进一步研究。     

莽草酸抑制BLM解旋酶活性及肝癌细胞的研究

目的：研究莽草酸( shikimic acid)对BLM解旋酶的生物学特性的影响及对肝癌细胞的抑制作用。方法2012年11月—2013年7月应用荧光偏振技术研究莽草酸对 BLM解旋酶的 DNA结合活性,CCK-8检测莽草酸对肝癌细胞增殖的抑制作用。结果培养24 h,A100(100μmol/L)﹑A50(50μmol/L)﹑A25(25μmol/L)三组与不加药对照组相比,抑制率分别为25.73%﹑21.31%﹑18.25%,对肝癌细胞HepG2增殖具有抑制作用(P<0.05)。结论①莽草酸不能结合BLM 解旋酶,不能抑制其与 DNA 的结合,不能抑制BLM解旋酶的生物学活性。②莽草酸对HpG2细胞的生长有一定的抑制作用,HpG2细胞的生长抑制作用随药物作用时间的延长有减弱的表现。③莽草酸抑制肿瘤细胞生长的作用机制不是其通过对BLM解旋酶DNA结合活性的抑制来实现的。     

Therapeutic effect of AdCMVCD/5-FC system and metabolism of 5-FC in the trea tment of human tongue squamous cell carcinoma

Ｏｒａｌｓｑｕａｍｏｕｓｃｅｌｌｃａｒｃｉｎｏｍａ (ＯＳＣＣ)ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｓｔｈｅｍａｊｏｒｉｔｙｏｆｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｈｅａｄａｎｄｎｅｃｋｃａｎｃｅｒ Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｎｄａｒｄｔｈｅｒａｐｉｅｓｉｎｃｌｕｄｅｄｅｆｏｒｍｉｎｇｒａｄｉｃａｌｓｕｒｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅ,ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｐｙａｎｄｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ 5 ｆｌｕｏｒｏｕｒａｃｉｌ(5 ＦＵ)ａｌｏｎｅｏｒｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｃｉｓｐｌａｔｉｎａｒｅｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐ…     

HSV-tk/GCV自杀基因系统对骨肉瘤细胞体外杀伤效应

目的：观察：HSV—tk／GCV系统对骨肉瘤细胞SAOS-2的体外杀伤作用．方法：构建tk基因逆转录表达载体pL(tk)SN,在lipofectamine2000介导下转染PA317包装细胞,G418筛选,直至出现抗性克隆,扩大培养,用NIH3T3测定病毒滴度,将重组病毒感染人骨肉瘤细胞SAOS-2,G418筛选出抗性克隆命名为SAOS／tk,以RT—PCR及Southern blot检测tk基因的整合及表达．观察tk基因修饰细胞生长状况及MTT法观察前药对tk基因修饰骨肉瘤细胞的杀伤效应．结果：RT—PCR及Southern blot分析证明tk基因在人骨肉瘤细胞系SAOS-2中有整合及表达;SAOS／tk与未转基因的原肿瘤细胞相比,两者生长速度及形态结构无明显差别;在前药敏感性试验中,GCV对SAOS／tk细胞的杀伤作用十分明显,半数致死量约为1mg／L,而亲本细胞SAOS-2和空白质粒转染SAOS／0细胞,半数致死量大于100mg／L．tk基因修饰细胞与不同比例亲本细胞混合后经GCV治疗,SAOS／tk占混合细胞总数的20％时即可杀伤约50％的混合培养细胞.结论：人骨肉瘤细胞系SAOS-2对HSV—tk／GCV系统高度敏感,并且有明显的旁观者效应,可望成为骨肉瘤基因治疗的新途径．     

Gene Therapy of HSV-TK Transferred by the EBV based Expression Vector on Experimental Hepatocellular Carcinoma

Hepatocellular carcinoma(HCC) is a commonmalignancy with increasing incidence and poor prog-nosis.Up to now,a wide array of gene therapy sys-tems for the tumor have been investigated.Herpessimplex virus thymidine kinase (HSV- TK ) genetransfer followed by gancinovir(GCV) administra-tion is one of the most well- established suicide genesystems.HSV- TK converts the protoxic nucleosideanalogue GCV into a highly toxic,phosphorylatedGCV that acts as a chain terminator of DNA synthe-sis an…     

胞嘧啶脱氨酶和单纯疱疹病毒胸苷激酶基因治疗肝门部胆管癌的体内外实验研究

目的:观察逆转录病毒介导的胞嘧啶脱氨酶(E.coli-cytosinedeaminase,CD)基因、单纯疱疹病毒胸苷激酶(herpessimplexvirus-thymidinekinase,HSV-tk)基因转染肝门部胆管癌的作用。方法:在脂质体lipofectamine的介导下将含有双自杀基因的逆转录病毒载体PWZLneoCDglytk导入包装细胞PA317,收集其病毒上清,转染FRH细胞,用RT-PCR检测双自杀基因的表达。给予前体药物5-氟胞嘧啶(5-flourocytosine,5-Fc)和(或)无环鸟苷(ganciciovir,GCV)后,用四甲基偶氮唑蓝比色(MTT)法测定转基因组及未转基因组FRH细胞存活率。在0.8cm裸鼠肝门部胆管癌模型转染入双自杀基因后,给予5-Fc500mg/kg体重,GCV100mg/kg体重,1次/d,共10d,观察肿瘤生长情况。结果:双自杀基因在FRH细胞中可稳定表达,联合使用5-Fc和GCV对靶细胞增殖的杀伤作用及旁杀伤效应高于单独使用5-Fc或GCV。在裸鼠实验性肝门部胆管癌,实验组肿瘤的生长明显受到抑制(P<0.05);双自杀基因与单自杀基因的作用有显著差异(P<0.05)。结论:逆转录病毒介导自杀基因可有效地杀死肝门部胆管癌细胞,明显抑制裸鼠肝门部胆管癌生长,双自杀基因共表达较单一自杀基因有更强的抗肿瘤作用。