学位论文精读-hBMSCs在肿瘤微环境中分泌IL-6并上调IL-17水平协同促进DLBCL生长的研究
摘要
彌漫大B細胞淋巴瘤(DLBCL)是最常見的非霍奇金淋巴瘤亞型,是一種侵襲性淋巴瘤。雖然近年來一線的化療方案R-CHOP(利妥昔單抗、環磷酰胺、多柔比星、長春新堿和強的松)改善DLBCL患者的預后,但是仍有相當一部分的DLBCL患者因化療耐藥而出現進展或復發,這是困擾臨床治療的一大難題和挑戰。目前DLBCL患者出現化療耐藥和復發的機制仍然不清楚,值得我們進一步研究。已有研究發現利妥昔單抗耐藥與間充質干細胞相關,本研究將闡明DLBCL患者化療耐藥和復發間充質干細胞的關系,闡明其具體的機制,為臨床進一步解決DLBCL患者化療耐藥單核復發提供新的靶向治療的策略。
這篇文章主要采用CCK-8檢測細胞株(SU-DHL-2和SU-DHL-4)的增殖,克隆形成實驗檢測DLBCL細胞克隆形成能力,用異種移植小鼠來驗證DLBCL在體內的生長。分別用免疫組化、RT-PCR和ELISE法檢測白細胞介素(IL-6)和IL-17A在DLBCL細胞株共培養液或者腫瘤組織中的表達。用流式細胞術來分析Th17和Treg細胞的表達。使用蛋白印跡法、基因芯片分析和生物信息學分析IL-6和IL-17A介導的DLBCL生長的信號通路。以上的分析均采用SPSS進行統計分析。
研究結果表明:
綜上,hBMSCs有“雙重作用”,即分別通過直接分泌IL-6和間接提高IL-17A水平來促進DLBCL細胞的生長。
前言
材料和方法
實驗試劑與材料
人體樣本和細胞株
人體病理組織樣本的收集
石蠟包埋的組織
DLBCL腫瘤組織的樣本
胃腸DLBCL 反應性增生的淋巴結的樣本
人體外周血單個核細胞樣本的收集與培養
①抽取健康志愿者外周血10ml(注意使用肝素抗凝管),然后用10mlPBS稀釋。
②15ml離心管中加入5ml的淋巴細胞分離液,然后將稀釋后的血樣品平鋪到分離液上方,注意動作輕柔,兩界面應清晰,三者等比例體積分布
③室溫,水平轉子700-800g,離心20-30min
④離心結束以后,管底是紅細胞,中間層是分離液,最上層是血漿/組織勻漿層,血漿層與分離液層之間是一層致密的白膜,即單個核細胞層。吸取白膜層到15ml的離心管中,然后用PBS稀釋以后混勻(白膜層:pbs=1:3),室溫下離心(水平轉子250g,10min)
⑤棄上清,5mlPBS或細胞清洗液重懸細胞,250g,離心10min
⑥重復步驟⑤
⑦棄上清,細胞重懸備用。
DLBCL細胞株的培養、傳代和凍存
①本研究所用的DLBCL細胞株為購買自ATCC(上海,中國)的SU-DHL-2和SU-DHL-4細胞株,它們的培養基為RPMI-1640培養基+10%胎牛血清+1%雙抗(Gibco)。具體的復蘇、傳代、凍存的步驟如下:
②細胞復蘇:將凍存細胞從液氮或干冰箱中取出后,在37°水浴鍋內不斷搖動促進其融化。移入15ml離心管中,加入10ml預熱地RPMI-1640完全培養基,輕輕吹打混勻,離心,2000rpm 2min,棄上清,加入10ml RPMI1640完全培養基清洗,棄上清液體,加入10ml RPMI 1640完全培養基,輕輕吹打,接種于10cm盤中,在含有5%CO2的細胞培養箱中培養。
③細胞傳代:細胞密度達到80%-90%時候,轉移到15ml的離心管,2000rpm 2min,棄上清。再加入10mlPBS懸浮細胞,2000rpm 2min離心,棄上清液。再加入10mlPBS,吹勻,吸取10μl進行計數,按照100萬/盤進行接種,在含有5%5%CO2的細胞培養箱中繼續培養。
③細胞凍存:當細胞密度達到80%-90%時,轉移到15ml離心管,2000rpm 2min,棄上清,加1ml凍存液(90%FBS,10%DMSO),放入凍存盒(內盒有異丙醇,以保證溫度降低的速度),立即放入-80°冰箱內,過夜,第二天放入液氮中,可以至少保存兩年,如不放入液氮中,可以保存三個月。凍存液的配置:70%完全培養基+20%FBS+10%DMSO,DMSO需要慢慢滴加,邊滴加邊搖。
體外細胞共培養:作者采用總共四個體外細胞共培養實驗,在所有的共培養的實驗中,SU-DHL-2/SU-DHL-4細胞和PBMCs的細胞濃度均為1X106個/孔。具體細胞培養的方案如下:
①SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞分別單獨培養或與hBMSCs以三種不同的比例1:1、1:5和1:0.2共培養72h,培養方式分別為直接培養和間接培養兩種方式,間接培養使用Transwell小室(康寧,美國)。培養時間到后收集SU-DH-2或SU-DHL-4細胞進行CCK-8細胞增殖分析,收集上清液進行ELISA檢測相關細胞因子水平。
②先按以下分組將SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞、PBMCs和hBMSCs按1:1:1的比例在6孔板中共培養,并使用transwell小室。SU-DHL-2單獨;SU-DHL-2+hBMSCs;SU-DHL-2+PBMCs+hBMSCs;SU-DHL-4單獨;SU-DHL-4+hBMSCs;SU-DHL-4+PBMCs+hBMSCs;其中SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞置于小室中,其他細胞置于小室外。所有分組均培養72h,然后收集SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞使用CCK-8檢測細胞增殖率和使用克隆形成實驗檢測SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞克隆形成能力,收集各組上清液檢測相關細胞因子水平。
③先按以下分組將SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞、PBMCs和hBMSCs按1:1;1的比例共培養72h,并使用Transwell小室。
PBMSc單獨;PBMCs+hBMSCs;PBMCs+SU-DHL-2;PBMCs+SU-DHL-2+hBMSCs;PBMSc+SU-DHL-4;PBMCs+SU-DHL-4+hBMSCs。培養后,收集各組PBMCs用流式細胞術檢測Th17和Treg細胞比例,用qPCR檢測PBMCs中相關轉錄因子及細胞因子的水平,另收集各組培養上清液用ELISA法檢測各種相關細胞因子水平。
④先按以下分組分為總共11組共培養組:
SU-DHL-4;SU-DHL-4+hBMCs;SU-DHL-4+hBMSCs+aIL-6;SU-DHL-4+IL6;SU-DHL-4+IL-6+aIL-6;SU-DHL-4+IL17;SU-DHL-4+IL17+aIL-17;SU-DHL-4+IL-6+IL-17;SU-DHL-4+IL-6+IL-17+aIL6;SU-DHL-4+IL-6+IL-17+aIL-17;SU-DHL-4+IL-6+IL7+aIL-6+aIL-17。其中細胞因子的濃度為IL-6(0.5ng/ml),aIL-6(50μg/ml),IL-17A(0.1ng/ml)and/or aIL-17A(10μg/ml),SU-DHL-4和hBMSCs的比例為1:1,總共培養72h。rituximab(10μg/ml),doxorubicin(2μM)和Ara-C(2μM)在SU-DHL-2細胞凋亡檢測前24h分別加入。然后SU-DHL-2/SU-DHL-4細胞收集后用CCK-8和PI/Annexin V檢測其細胞增殖和凋亡。
細胞增殖率和克隆形成實驗
SU-DHL-2/SU-DHL-4細胞的增殖率使用CCK-8法檢測,克隆形成能力用克隆形成實驗檢測。
軟瓊脂克隆形成實驗
①配制100ml的1.2%Argrose和0.7%Argrose,Argrose用DNA電泳用BIOWEST REGULAR Argrose G10(4°),溶劑用雙蒸水,高壓滅菌以后,維持在42°中不會凝固。配置500ml 2X1640和0.0005%的結晶紫。
②實驗前,將水浴鍋放入超凈臺內,紫外照射,設定穩定為42°。提前融化好血清和雙抗。
③如已制好上下膠,則在微波爐中溶解1.2% Argrose下膠和0.7%Argrose上膠,降溫以后放入42°水浴鍋中保持。。
④根據實驗需要的量配置20%FBS+2X1640+2XPS(5種細胞配40ml),每一種細胞設置三個復孔。
⑤鋪下膠:按1:1的比例使1.2%Argrose下膠合20%FBS+2X1640+2XPS混合,6孔板每孔迅速加入1.5ml的混合液,輕輕混勻,室溫靜置待下膠凝固(加混合液時不能產生氣泡)。對于一個六孔板,配5ml上訴培養液+5ml 1.2% Argrose下膠于50ml離心管中(離心管一直置于水浴鍋內)
⑥細胞計數:取生長期細胞,用0.25%胰蛋白酶消化并輕輕吹打,使之成為單細胞,作活細胞計數,用正常培養液調整細胞密度為40104/ml以上,這樣家的體積小于100μl,不會影響其他成分的稀釋成都。每孔鋪1104/ml,準備四個孔的細胞數,即4104。
⑦鋪上膠:按1:1比例混合0.7%Argrose上膠和20%FBS+2X1640+2XPS,每一種細胞需先配置2ml(20%FBS+2X1640+2XPS)+2ml 0.7%Argrose上膠于離心管中混勻,放入42°水浴鍋中保持。再將細胞懸液加入上述的混合溶液中,混勻以后迅速加入六孔板中,每孔1ml。待上層瓊脂凝固以后,置于5%CO2,37°培養2-3周。
⑧間隔兩天補充200μl 10%FBS+1640+1XPS,以防過于干燥。
⑨計數克隆:把平皿放置再倒置顯微鏡下(100X),在鏡下隨機選擇10個視野,計數視野中大于50個克隆數(>0.05mm的克隆)和所有克隆,克隆形成率=大于50個克隆數\所有克隆數100%。每孔加入1ml的0.005%的結晶紫染色1h以上,鏡下拍照。
⑩數據處理:每一個視野是1mm2,六孔板每孔的面積是9.6cm2,則一個孔中總克隆數=平均克隆數*960,如果要比較>0.05mm的克隆的絕對值,則可以利用每孔.0.05mm的克隆數/每孔總克隆數,將分母取一組作為標準,做出此組與其他組的比值系數,再分別用此系數乘以各組>0.05mm克隆數的絕對值,可進行比較。
CCK-8實驗
①在96孔板中接種細胞懸液==(100μl/孔)?==。將培養板放在培養箱預培養(37度。5%CO2)。并設置空白組(等量培養液)以及對照組(單純T淋巴細胞培養)。常規培養過夜。
②向每一孔中加入10μl的CCK-8溶液(注意不要在孔中生成氣泡,它們會影響OD值得讀數)。
③將培養板在孵箱中孵育4h。
④用酶標儀(Thermo Fisher Scientific,Inc.,Waltham,MA,USA)測定在450nm處吸光度。
⑤計算細胞增殖率,公式為:細胞增殖率=[A(實驗組)-A(空白組)]/[A(對照組)-A(空白組)]
免疫組化
本研究中使用免疫組織化學方法(IHC)檢測48例人腫瘤組織、18例良性組織和24例小鼠組織中IL-6表達水平。實驗步驟如下:
①組織用10%中性甲醛固定,石蠟包埋,石蠟包埋組織被連續切割為4μm的切片,拷片:68°,20min。
②常規二甲苯脫蠟,梯度酒精脫水:二甲苯Ⅰ 20min?二甲苯Ⅱ 20min?100%酒精10min?100%酒精10min?95%酒精5min?80%酒精5min?75%酒精5min
③阻斷內源性過氧化物酶:3%H2O2 37°孵育10min,PBS沖洗3X5min
④抗原修復:置于0.01M枸櫞酸緩沖液中修復(PH=6.0)中煮沸(95°,15min-20min),自然冷卻到室溫,再用雙蒸水洗。
⑤正常羊血清工作液封閉,37° 10min,傾去勿洗。
⑥滴加一抗4°冰箱孵育過夜,PBS洗3X5min(用PBS緩沖液代替一抗作陰性對照);滴加生物素標記二抗,37°孵育30min,PBS洗3X5min。
⑦滴加辣根過氧化物酶標記的鏈霉素卵白素工作也,37°孵育30min,PBS洗3X5min。
⑧DAB顯色,自來水終止,蘇木素復染,常規脫水,透明,干燥,封片。
⑨用相對積分光密度(IOD)定量測量石蠟切片中IL-6的表達,在40X的高倍鏡下至少采集三幅不同石蠟切片的圖像,有經驗豐富的病理學家利用Image Pro Plus 6.0計算石蠟切片的圖像IOD和平均IOD。以平均IOD最低的石蠟片作為陰性對照,計算相對IOD的公式為平均IOD/陰性對照。
實時熒光定量PCR
根據制造商的要求,使用TRIZOL試劑從SU-DHL-2細胞,PBMCs細胞或小鼠腫瘤組織中分離出總RNA。根據制造商的要求,使用Primescript RT Master Mix(Takara)將RNA反向逆轉到cDNA上。
蛋白印跡分析(Western Blot)
簡單的蛋白印跡實驗歸結如下:使用蛋白酶抑制劑(Roche)的十二烷基硫酸鈉緩沖液溶解SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞或腫瘤組織。通過10%十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳分離出等量的蛋白質,并轉移到聚偏二氟乙烯膜上,在4°下使用特異性的抗體封閉過夜。所用抗體為JAK2,p-JAK2,STAT3,p-Akt,Akt,cyclin D2,P27,IL-6以及GAPDH。然后用辣根過氧化物酶標記的二抗培養膜,用增強化學發光試劑觀察蛋白條帶。
流式細胞術
本研究采用流式細胞術檢測Th17細胞和Treg細胞的比例,簡單的實驗步驟歸結為:首先,將細胞密度調整為2*106個/ml。對于Th17細胞,在37°和5%CO2條件下,在培養基中加入50ng/ml的佛波脂、1μg/ml的離子霉素和10μg/ml的Brefeldin A,刺激細胞5h。然后在室溫下用抗CD4-FITC和抗IL-17A-APC抗體對細胞進行1h染色,在室溫下,用抗CD4-FITC、抗Foxp3-PE和抗CD25-APC抗體對Treg細胞進行分析,并用Flowjo 10軟件對數據進行分析。CD4+IL-17A+細胞被定義為Th17細胞,CD4+CD25+Foxp3+細胞被定義為Treg細胞。
酶聯免疫吸附實驗
在指定時間收各實驗方案中各組培養上清液,然后按照IL-17A、IL-6、IL-10、IL-1β、PGE2和TGF-β的ELISA試劑盒說明書進行測定,用多功能微孔板分析儀測出各血清吸光度(A)值,通過繪制標準曲線計算出各細胞中細胞因子的濃度,評估上清液中的。下面以IL-17A為例說明ELISA的操作步驟。
自備材料
450nm波長的酶標儀
加樣槍
自動洗板機
坐標紙
計時器
震蕩器
標本的收集和處理:
標本應當清晰并避免溶血。如果允許的話,未知標準應當進行一系列的稀釋以確定最佳稀釋度類保證測定的質量。
血清:使用血清分離管,允許凝固時間至少為30min,然后離心1000g 10min。分離血清層并立即分析,或者血清標本保存在<-70°,并避免反復凍融。
試劑盒樣品的準備
①將20倍濃縮洗液稀釋至1X。例如,配1L 1X 洗液,應當在950ml去離子水加入50ml的濃縮液。
②復溶Human IL-17A Standard,按照Human IL-17A Standard小瓶標簽的說明,在小瓶里加入一定體積的Assay Buffer A,使之成為20ng/ml的標準原液,輕柔混勻。將復溶的標準原液在室溫下放置15min,vortex再次徹底混勻
③一般情況下,分析樣本不需要稀釋,如果需要稀釋的話使用Assay Buffer A。
操作程序
①使用前將所有試劑恢復至室溫。強烈建議所有標準及樣品應當雙份或三份,每一次分析都需要一條標準曲線。
②將6.25μl標準原液加入到493.75μl的Assay Buffer A當中,成為500μl的250pg/ml的top標準,將250pg/ml的top進行六次倍比稀釋。分別得到IL-17A的系列標準,250pg/ml、125pg/ml、62.5pg/ml、31.3pg/ml、15.6pg/ml、7.8pg/ml和3.9pg/ml。Assay Buffer A作為0pg/ml。
③洗板:使用至少300μl 1X洗液洗板4次,在吸水紙上盡力拍干。后來每一次的洗板液量都盡量相同。
④加Assay Buffer A:每孔加50μl的Assay Buffer A(標準液和樣本均需要)。
⑤加樣:每孔加50μl標準液或樣品
⑥孵育:用試劑盒提供的密封膜將板密封,在室溫下200rpm震蕩2h
⑦洗板:棄去孔內容物,洗板4次,同步驟3
⑧加抗體:每孔加100μl的Human Detection Antibody。密封,室溫震蕩1h。
⑨洗板:棄去內容物,洗板4次,同步驟3
⑩加酶:每孔加100μl Avidin-HRPD。密封,室溫震蕩30min。
(11)洗板:棄去內容物,洗板5次,同步驟3.對于最后一次洗板,用1X 洗液浸泡每孔30s至1min,這樣能減小背景。
(12)顯色:每孔加100μl Substrate Solution F,在黑暗中孵育30min。高含量的IL-17A孔會變成藍色。此步無需密封。
(13)停止反應:每孔加入100μl的stop Solution。藍色會變成黃色。
(14)讀OD值:在30min內用450nm的波長讀取OD值,如果能夠讀570nm,570nm下的吸收率會少于450nm下的吸收率。
細胞凋亡的檢測
采用Annexin V/propidium iodide的法檢測DLBCL細胞凋亡。將細胞接種于48孔培養板上,用/不用化療藥物培養72h,培養以后用冷的PBS洗滌兩次,再懸浮于濃度為1*106細胞/ml的結合緩沖液中,100μl的溶液轉移到5ml的試管中,加入5μl Annexin V-FITC和5μl的propidium iodide。試管輕輕的旋轉,在室溫下在黑暗中國孵育15min。培養結束時,加入300μl的結合緩沖液。立即用流式細胞儀進行流式細胞分析。
人類基因表達譜分析以及生物信息學的分析
SU-DHL-2(2*106細胞/ml)與IL-17A(100pg/ml)共培養72h,后被收集起來。用TRIZOL試劑提取每一個樣品的總RNA,測定RNA表達譜,篩選DEGs
異種移植小鼠模型
實驗采用雄性裸鼠(BALB/c,20-30g)6-8周齡。在干凈的條件下,將小鼠安置在微型的隔離籠中進行檢測。所有實驗程序和方案均獲得廣州市第一人民醫院動物管理和使用委員會的批準。將SU-DHL-4細胞(1107cells/100μl PBS)皮下接種于裸鼠右側翼,3mm直徑腫瘤發生以后將小鼠隨機分為三組(每一組8只)。MSC組(5105細胞/100μl PBS);IL-6組(10μg/kg/次);對照組(100μl/次)。所有組每三天注射一次,總共5次(第0、3、6、9、12).每3天測量一次腫瘤大小,直到注射hBMSCs、IL-6和PBS后28天。腫瘤體積按照以下公式進行計算:腫瘤體積(mm3)=(a2b)/2,其中a代表短軸的長度,b代表長軸的長度。在hBMSCs\IL-6和PBS注射后28天處死小鼠,切除腫瘤并制備IHC,qPCR和WB分析。
統計分析
對于基因芯片分析來說,使用p值閾值和FDR確定DEGs,以及p<0.05和FDR<0.05.所有的分析均采用SPSS 17.0來進行。計量的資料表示平均值±標準差。采用Two-tailed independent-sample Student’s t/t來進行兩組之間的比較。單因素方差的分析和Student-Newman-Keuls/Dunnett’s T3檢驗(每兩組之間)用于多組之間的比較??ǚ綑z驗用于檢驗兩組之間的計數資料比較,p<0.05被認為是差異有顯著。
實驗結果
hBMSCs在體外促進DLBCL細胞的生長,而PBMCs則增強這些作用。
為了研究hBMSCs在體外是否促進DLBCL細胞的生長,將hBMSCs與SU-DHL-2或SU-DHL-4細胞以不同比例在直接或間接的體系中共培養72h,然后在不同的時間點用CCK-8檢測SU-DHL-2和SU-DHL-4細胞的h BMSCs在直接(圖1A-C)或間接(圖1D-F)共培養系統中
hBMSCs分泌IL-6到共培養的上清液中,人DLBCL腫瘤組織中的IL-6水平高于良性組織。
hBMSCs在體內通過分泌IL-6促進DLBCL生長
hBMSCs誘導PBMCs分化為Th17和Treg細胞,從而增加上清液中的IL-17A和TGF-β水平。
hBMSCs或IL-6促進DLBLC細胞生長是通過保護其免受自發或藥物誘導的凋亡,而IL-17A則強化了這些作用。
單抗誘導的凋亡。
和/或IL-17A中和抗體阻斷IL-6和IL-17A介導的信號傳導
IL-6/hBMSCs上調p-JAK2和p-STAT3激活JAK2/STAT3信號通路促進DLBCL細胞生長。
IL-17A上調細胞周期蛋白D2激活PI3K/Akt信號通路促進DLBLC細胞生長
regulation of cyclin-dependent protein serine/threonine kinase activity、positive
regulation of cyclin-dependent protein kinase activity、regulation of cyclin-dependent
protein serine/threonine kinase activity
10.qPCR檢測8個基因的m RNA表達,用western blotting檢測PI3K/Akt通路相關蛋白的表達。與基因芯片結果一致,IL-17A處理的SU-DHL-2細胞的CSF1、CCND2、EFNA3、FGFR2、FGFR3、IL2RB和ITGA9的相對mRNA表達顯著較高。IL-17A上調了SU-DHL-2細胞中p-Akt和cyclin D2的表達,而aIL-17A則消除了這些影響
總結
以上是生活随笔為你收集整理的学位论文精读-hBMSCs在肿瘤微环境中分泌IL-6并上调IL-17水平协同促进DLBCL生长的研究的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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