溶血性链球菌制剂OK432联合肿瘤冻融抗原诱导小鼠骨髓树突状细胞的成熟

【摘要】 　　目的 探讨溶血性链球菌制剂（OK432）联合肿瘤冻融抗原诱导小鼠骨髓树突状细胞（DCs）成熟的作用，改进体外诱导DCs成熟的方案，为后期制备临床使用的抗肿瘤DCs疫苗提供新的技术路线。 方法 分离小鼠骨髓单核细胞（BMMCs），并在含10%胎牛血清(FCS)、重组小鼠粒巨噬细胞集落刺激因子(rmGMCSF)、重组小鼠白细胞介素4(rmIL4)的培养体系中诱导培养，部分加入OK432和/或肿瘤冻融抗原冲击，光镜和透射电镜下观察细胞形态，流式细胞仪检测细胞表面分子CD83和CD86的表达情况。 结果 经OK432联合肿瘤细胞冻融抗原冲击的DCs形态学特征典型。肿瘤冻融抗原冲击后，DCs表面CD83和CD86的表达上调，OK432进一步刺激后，CD83和CD86的表达率显著升高。 结论 采用OK432联合肿瘤冻融抗原诱导DCs成熟的方案相对简便；OK432能有效促进肿瘤冻融抗原冲击后的骨髓DCs进一步成熟。

【关键词】 树突细胞 溶血性链球菌制剂 骨髓 抗原 肿瘤

　　树突状细胞（dendritic cells，DCs）是目前所知体内功能最强的抗原呈递细胞，具有打破肿瘤免疫耐受并激发特异性肿瘤免疫而抑制肿瘤发展的能力。随着DCs体外培养扩增技术的日益成熟，DCs肿瘤疫苗作为肿瘤治疗的新方法，显示了良好的抗肿瘤前景[1]。但要使DCs肿瘤疫苗真正广泛应用于临床，其体外培养扩增技术还需进一步优化。本实验采用链球菌制剂——OK432联合肿瘤细胞冻融抗原诱导小鼠髓源性DCs成熟，并从形态学、细胞表型方面对其进行鉴定，为进一步研究该DCs疫苗的体内外抗瘤活性提供试验基础，改进体外诱导DCs成熟的方案，为后期制备临床使用的抗肿瘤DCs疫苗提供新的技术路线。

　　1 材料与方法

　　1.1 主要材料 小鼠前胃癌(mouse forestomach carcinoma，MFC)细胞(中国科学院细胞库）；PRMI 1640 干粉培养基（美国GIBICO公司）；胎牛血清（杭州四季青生物工程材料有限公司）；重组小鼠白细胞介素4（rmIL4，美国R&D公司）；重组小鼠粒巨噬细胞集落刺激因子（rmGMCSF，美国R&D公司）；PE标记的大鼠抗小鼠CD86、CD83及PE标记的同型IgG1（美国Biolegend公司）；OK432（山东鲁抗制药公司）；红细胞裂解液(139.6 mmol/LNH4Cl，16.96 mmol／L Tris，用1 mol／L HCl调pH至7．2，本室配制)。

　　1.2 实验动物 雄性SPF级615小鼠，6～8周龄，体质量15～20 g[大连医科大学实验动物中心，许可证号：SCXK(辽)20040017]。

　　1.3 方法

　　1.3.1 制备小鼠前胃癌细胞冻融抗原 常规培养MFC细胞，制成1×107 mL-1的细胞悬液，－80～37 ℃反复冻融4次，离心收集上清液，过滤，－20 ℃保存备用[12]。

　　1.3.2 获取骨髓前体细胞 取615小鼠颈椎脱臼处死，无菌取双侧股骨和胫骨。去除附着的肌肉和结缔组织，剪掉骨两端，用PBS液冲洗骨髓腔，制成骨髓细胞悬液，400目尼龙网过滤，离心弃上清，1∶10的体积比加入37 ℃预温的红细胞裂解液，反复吹打混匀，室温5 min，PBS离心洗涤2次，用含10%胎牛血清的RPMI 1640完全培液调整细胞浓度为5×106 mL-1，接种于6孔培板，培养孵育2 h，吸去悬浮细胞，所得的半贴壁细胞即骨髓单核细胞（bone marrow mononuclear cells ，BMMCs)[24]。

　　1.3.3 体外诱导分化骨髓DCs 将贴壁的BMMCs分为3组，置于含10%FCS、GMCSF（1 000 IU/mL）、IL4（500 IU/mL）的PRMI 1640完全培养液中，37 ℃、体积分数为0.05的CO2条件下继续培养，分别于第3，5天各全量换液1次并补加细胞因子，并将其中2组于培养第4天加入MFC细胞冻融抗原冲击使BMDCs捕获并处理抗原（按制备冻融抗原前的肿瘤细胞数量与DCs数量3∶1的比例加入肿瘤抗原）16 h后换液，并给其中1组加入OK432 5 μg/mL，继续培养48 h，于培养第7天分别收集3组悬浮细胞[2]：BMDCs组（GMCSF、IL4诱导但未经抗原冲击的DCs）；TLDCs组（经GMCSF、IL4诱导及肿瘤冻融抗原冲击的DCs）；OKDCs组（经GMCSF、IL4诱导诱导及肿瘤抗原冲击后加入OK432进一步促进其成熟的DCs）。

　　1.3.4 细胞形态观察 每日用倒置显微镜直接观察细胞形态并拍摄照片。培养7 d后，收集各组DCs，3%戊二醛1.5%多聚甲醛前固定，1%锇酸1.5%亚铁氰化钾后固定，酒精丙酮脱水，环氧树脂618包埋剂包埋；超薄切片，醋酸铀、柠檬酸铅染色，透射电镜观察、摄影。

　　1.3.5 细胞表型检测 分别收集诱导前的BMMCs和培养第7天3组细胞，PBS缓冲液洗涤，调整细胞浓度2×106mL-1，每组细胞分成3份，分别加入直接荧光标记抗体PECD83、PECD86及同型阴性照。4 ℃避光孵育45 min，PBS洗涤，重新悬浮细胞，流式细胞仪分析104个细胞分布及抗原表达情况。

　　1.4 统计学处理 数据以x±s表示。采用SPSS 11.5软件包处理数据。单因素方差分析，SNKq检验对数据进行两两比较，P＜0.05为差别有统计学意义。

　　2 结果

　　2.1 DCs形态

　　2.1.1 光镜观察 BMMCs培养第1天，倒置显微镜下可见大量的细胞聚集成均匀散布的细胞集落，呈簇状生长，形如葡萄串，细胞体积小，多为圆形，细胞无突起（图1A）；第4天，细胞从集落中逐渐释放出来，半贴壁状散在分布，体积逐渐增大，形状不规则，呈蝌蚪状或梭形，有少量毛刺状突起，即为未成熟DCs（图1B）；加入肿瘤冻融抗原冲击16 h后再给予OK432诱导48 h后即培养第7天，细胞集落消失，多数细胞悬浮，体积明显增大，细胞质丰富，表面有粗大树突状突起，即为成熟DCs（图1C）。背景可见少量长梭形细胞，为伸展的巨噬细胞。

　　DCs：树突状细胞. A: 诱导培养第2天的DCs（×200）； B:诱导培养第4天的DCs（×200）；C:诱导培养第7天的DCs（×400）

　　图1 光镜下小鼠骨髓树突状细胞体外培养形态学变化（略）

　　Fig 1 The development of dendritic cells from mouse bone marrow in vitro under optical microscope

　　2.1.2 电镜观察 培养至第7天的未经肿瘤冻融抗原冲击的DCs， 细胞圆，形态较规则，表面突起少而短，呈丘状或粗短指状，细胞器不发达，呈未成熟DCs形态；经肿瘤冻融抗原冲击后的DCs，形态不规则，表面突起逐渐增多、增长，细胞核不规则，呈偏位；经OK432联合肿瘤冻融抗原诱导的DCs表面有大量皱褶和细长的分支样突起，细胞质含有丰富的线粒体和少量溶酶体，可见粗面和滑面内质网及高尔基体，细胞核大不规则，呈偏位（图2）。

　　2.2 细胞表型 贴壁的BMMCs在不同条件下诱导7 d，均可诱导出DCs，各组DCs细胞表面表达的CD83和CD86均上调，与BMMCs组相比有统计学意义（P＜0.01）；肿瘤冻融抗原冲击后，DCs表面CD83和CD86的表达显著增加（P＜0.01）；用OK432进一步刺激后，CD83和CD86表达率显著升高（P＜0.05，图3，表1）。

　　3 讨论
　　
　　目前，分离DCs的方法主要有两种:一种为免疫分选法，该法分离纯度高，但费用昂贵，操作复杂，并且如果抗体选择不当，很容易丢失DCs，还会影响一些重要因子的分泌，进而改变DCs的功能[56]。另一种为培养粘附法，该法根据早期未成熟DCs具有轻度粘附生长的特点，在培养初期通过手法筛选去除悬浮的细胞（如粒细胞、淋巴细胞），同时巨噬细胞是紧密贴壁生长，因此收集半粘附的细胞即为DCs前体，也能够得到大量纯度高的DCs。该方法具有费用低廉、操作简单、适合临床使用等优势[6]。本实验采用培养粘附法，于培养早期吸弃悬浮的淋巴细胞、粒细胞等，所得的半贴壁的DCs前体经重组小鼠GMCSF、重组小鼠IL4、肿瘤冻融抗原及OK432诱导、扩增，至培养第7天，从每只小鼠骨髓中可获得约（2～3）×106个树突状细胞，可满足进一步实验需要。　　
　　
　　A: BMDCs (×8000); B: TLDCs (×8000); C: OKDCs(×4000); BMDCs：诱导分化的骨髓树突状细胞；TLDCs：经肿瘤冻融抗原冲击的树突状细胞；OKDCs：OK432联合肿瘤冻融抗原冲击的成熟树突状细胞.

　　图2 诱导培养第7天各组DCs的电镜下形态（略）

　　Fig 2 The appearance of dendritic cells after 7d of culture under electron microscope

　　BMMCs：贴壁分离的骨髓单核细胞；BMDCs：诱导分化的骨髓树突状细胞；TLDCs：经肿瘤冻融抗原冲击的树突状细胞；OKDCs：OK432联合肿瘤冻融抗原冲击的成熟树突状细胞. 各组均采用阴性对照(未显示).

　　图2 诱导前的BMMCs和培养第7天各组DCs表型流式图（略）

　　Fig 2 The phenotype of bone marrow mononuclear cells and dendritic cells after 7d of culture

　　表1 诱导前的BMMCs和培养第7天各组DCs表面分子表达率的比较（略）

　　Tab 1 The expression of surface molecules on bone marrow mononuclear cells and dedndritic cells after 7d of culture

　　n=3. BMMCs：贴壁分离的骨髓单核细胞；BMDCs：诱导分化的骨髓树突状细胞；TLDCs：经肿瘤冻融抗原冲击的树突状细胞；OKDCs：OK432联合肿瘤冻融抗原冲击的成熟树突状细胞. 与BMDCs组比较，☆:P<0.01; 与TLDCs组比较，＃:P<0.05; ＃＃:P<0.01.
　　
　　肿瘤抗原的选择是DCs疫苗制备的重要环节。肿瘤抗原主要有2类：肿瘤特异性或相关性抗原和全细胞抗原。肿瘤特异性或相关性抗原其抗原表位明确，具有很好的靶向性。但大多数肿瘤的特异性或相关性抗原仍未得到明确鉴定，且肿瘤突变使得针对单一抗原的免疫治疗不能发挥作用，因而限制其临床应用。全细胞性肿瘤抗原包括所有已知和未知的抗原，经过未成熟DCs的摄取、加工和呈递后，可激发针对多种肿瘤抗原簇的CTL克隆，减少了对单一抗原表位发生免疫逃逸的可能，保证了肿瘤免疫的全面有效性；且全细胞抗原易获取和制备，有较大的临床应用潜力。因此在该研究中，笔者选择简便易行的反复冻融法从全细胞中提取可溶性抗原负载DCs。肿瘤细胞冻融物中包含有丰富的膜抗原、MHCⅠ类和Ⅱ类抗原表位、多种热休克蛋白家族分子等成份，能诱导DCs表面标志如CD83、CD86等上调表达，增强激发抗原特异性T细胞能力，是制备肿瘤DCs疫苗简便而有效的方法[78]。本实验结果显示，10%FCS、IL4和GMCSF的培养体系可在体外诱导小鼠骨髓DCs前体向DCs分化，表达DCs表面分子CD83和CD86；而肿瘤冻融抗原冲击后细胞向成熟方向分化，CD83和CD86表达能力显著增强。
　　
　　DCs的成熟状态是决定其有效呈递抗原和疫苗疗效的关键因素。由于目前常用的体外诱导DCs成熟的制剂——LPS、TNFα、PGE2，由于价格昂贵，成分复杂难以控制其质量或毒性作用大，不适合肿瘤临床治疗，需要寻找快速、有效、经济的新的DCs成熟诱导剂取而代之[911]。OK432是链球菌Su株细胞壁成分的冻干制剂，具有激活多种免疫效应细胞的作用，作为一种安全、有效的免疫调节剂可提高恶性肿瘤患者的生存率，延长存活期。Nakahara等发现与常用的DCs成熟诱导剂LPS、TNF相比，OK432刺激健康人外周血单个核细胞来源的未成熟DCs成熟的能力更强，同时促进DCs分泌TNFα、IL12、IFNγ等细胞因子[912]。本实验结果示，OK432联合肿瘤冻融抗原作用下的DCs，较仅用肿瘤冻融抗原冲击的DCs，其形态更成熟，CD83和CD86的表达率更高，说明OK432能有效促进肿瘤冻融抗原冲击后的DCs进一步成熟。
　　
　　笔者利用培养粘附法分离小鼠骨髓DCs前体，采用OK432和肿瘤冻融抗原联合诱导方案，在较短时间内培养出足量、成熟的DCs，为后期制备临床使用的抗肿瘤DCs疫苗提供新的技术路线。对于该方案诱导的DCs抗原呈递能力和对杀伤性T淋巴细胞功能的影响，以及其体内的抗瘤活性等均有待进一步研究。

参考文献

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