腺病毒载体在肿瘤靶向性基因治疗中的应用

近年来,腺病毒载体广泛应用于恶性肿瘤的靶向性基因治疗。对传统腺病毒载体的改造主要有以下策略：(1)通过改变腺病毒的嗜性(tropism),使之具有感染宿主细胞的靶向性;(2)在转录水平控制外源性基因的表达;(3)可选择性裂解肿瘤细胞的有复制能力的腺病毒(replication-competent adenovirus,RCA)。更多安全、高效的靶向性腺病毒载体将应用于肿瘤基因治疗中。     

可诱导肿瘤靶向性IFN-α2a重组腺病毒的构建及其表达

腺病毒载体广泛应用于恶性肿瘤的靶向性基因治疗的研究,但这些肿瘤靶向载体缺乏可控性,其疗效和安全性受到很大的影响,因此开发新型可诱导的生物肿瘤靶向载体是当今抗肿瘤靶向药物研究的当务之急。该研究构建了可诱导肿瘤靶向性IFN-α2a重组腺病毒。重组腺病毒能够有效感染人肝癌细胞株HepG2等多种肿瘤细胞株,RT-PCR和Western blot结果表明肿瘤细胞能高效表达IFN-α2a,而其非肿瘤细胞株L02几乎没有表达。诱导试验表明重组腺病毒Ad MT-Ⅱ-hTERT/IFN-α2a能被ZnSO4诱导表达。可诱导肿瘤靶向性重组腺病毒Ad MT-Ⅱ-hTERT/IFN-α2a成功构建为下一步体内外抑癌实验研究打下了基础。     

表达双功能融合蛋白（sCAR-EGF）腺病毒载体的构建及其活性检测

为了提高腺病毒载体用于基因治疗的靶向性,采用PCR和体外连接的方法构建了柯萨奇病毒-腺病毒受体(Coxsackievirus-AdenovirusReceptor)胞外段sCAR和表皮生长因子(Epidermalgrowthfactor)EGF融合基因,然后将此融合基因插入穿梭质粒pDC315。利用Ad-MAX腺病毒系统,将重组质粒pDC315-sCAR-EGF与腺病毒骨架质粒pBHGloxΔE13cre共同转染AD-293细胞,成功包装出一种复制缺陷型腺病毒Ad5-CMV-sCAR-EGF。经PCR鉴定该病毒含有sCAR-EGF融合基因片段,Westernblotting证实该病毒能表达sCAR-EGF融合蛋白。体外试验证实该病毒感染细胞所产生的融合蛋白能够引导携带报告基因的腺病毒Ad5-CMV-luc高水平感染肿瘤细胞,为高水平表达EGFR的肿瘤的靶向性基因治疗提供了新的手段。     

溶瘤腺病毒的靶向性策略

溶瘤腺病毒靶向性研究主要集中在利用肿瘤专一性启动子控制腺病毒复制所必需的基因,以及删除或突变在正常组织中复制所必需而在肿瘤中复制所不需要的基因。该文介绍腺病毒载体的性质以及溶瘤腺病毒靶向性策略。     

巨噬细胞特异性启动子/抗菌肽PR39基因腺病毒载体的构建及其表达

旨在构建由巨噬细胞特异性启动子调控的抗菌肽PR39基因腺病毒表达载体,检测目的基因在小鼠巨噬细胞RAW264.7中的表达。PCR扩增巨噬细胞启动子/抗菌肽PR39成熟肽基因序列,插入腺病毒穿梭载体pAdTrack中,重组穿梭质粒(pAdTrack-SP/PR39)与腺病毒骨架(pAdEasy-1)共转化大肠杆菌BJ5183,通过细菌内同源重组产生重组腺病毒载体(pAd-SP/PR39)。pAd-SP/PR39经PacI线性化后转染293细胞,包装出重组腺病毒(Ad-SP/PR39)。Ad-SP/PR39感染小鼠巨噬细胞RAW264.7,经RT-PCR和免疫细胞化学检测PR39的靶向表达特异性。成功构建了由巨噬细胞特异性启动子调控的抗菌肽PR39基因腺病毒表达载体。包装出的重组腺病毒仍然能感染小鼠巨噬细胞且高效表达抗菌肽PR39。构建的重组腺病毒能够在巨噬细胞中表达抗菌肽PR39基因,为靶向表达抗菌肽在胞内菌感染治疗中的应用奠定了基础。     

针对Oct-4和Survivin基因的双靶向shRNA腺病毒载体的构建及其对肝癌细胞的抑制作用

转录因子Oct-4和Survivin是细胞增殖的关键调控因子,构建针对Oct-4和Survivin基因的双靶向shRNA腺病毒载体Ad5-Dual-shRNA,并研究其对肝癌细胞及移植瘤的生长抑制作用。合成Oct-4和Survivin基因的shRNA序列,插入腺病毒穿梭载体pDC312,含有shRNA的穿梭载体与腺病毒骨架载体pBHGloxdeltaE13Cre共转染HEK293细胞,经Cre/LoxP位点特异性重组获得重组腺病毒Ad5-Dual-shRNA;腺病毒Ad5-Dual-shRNA感染肝癌细胞系EHBH-H1,经Western blotting检测Oct-4和Survivin基因的表达情况,用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐染色法(MTT实验)和裸鼠荷瘤实验检测对肿瘤细胞生长的影响。研究结果显示,双靶向重组腺病毒Ad5-Dual-shRNA感染肝癌细胞系EHBH-H1能够有效沉默Oct-4与Survivin基因的表达,并且在MTT实验和裸鼠荷瘤试验中都显示出较单一靶向的shRNA腺病毒载体Ad5-Surv-shRNA、Ad5-Oct4-shRNA具有更为明显的肿瘤细胞生长抑制作用。实验结果表明,特异性双靶向shRNA腺病毒载体Ad5-Dual-shRNA是一种更为高效的靶向肿瘤基因治疗载体。     

一种高效感染血液细胞的新型靶向性腺病毒载体的构建

人C组5型腺病毒(Ad5)载体能够有效感染上皮来源的细胞,但对造血细胞的感染效率很低,限制了其在造血调控基础研究以及血液病基因治疗中的应用。为了建立高效感染血液细胞的新型靶向性腺病毒载体系统,对5型腺病毒载体的纤维顶球进行了改造,以AdEasy系统为基础,应用递归PCR的方法人工合成人B组11p型腺病毒的部分纤维(fiber)基因,采用一系列分子生物学方法将其替换AdEasy骨架质粒中的人5型腺病毒的fiber基因,得到新的腺病毒骨架质粒命名为pAdEasy-1/F11p,应用带有GFP报告基因的穿梭质粒pShuttle-GFP与AdEasy-1/F11p腺病毒DNA在BJ5183细菌内重组得到重组腺病毒质粒,将其转染293细胞获得重组腺病毒,命名为Ad5F11p-GFP。以Ad5-GFP作对照,同时感染K562、U937等白血病细胞系,流式细胞仪检测GFP的表达。初步检测结果显示:在10MOI时,Ad5F11p-GFP能够有效感染K562、U937等白血病细胞系,感染细胞效率>90%,对照Ad5-GFP感染细胞效率<30%,这表明改建后的腺病毒AdEasy-1/F11p可以高效介导基因转移到血液细胞,是一种很好的血液细胞靶向性腺病毒载体。     

一种高效感染血液细胞的新型靶向性腺病毒载体的构建

人C组5型腺病毒(Ad5)载体能够有效感染上皮来源的细胞,但对造血细胞的感染效率很低,限制了其在造血调控基础研究以及血液病基因治疗中的应用.为了建立高效感染血液细胞的新型靶向性腺病毒载体系统,对5型腺病毒载体的纤维顶球进行了改造,以AdEasy系统为基础,应用递归PCR的方法人工合成人B组11p型腺病毒的部分纤维(fiber)基因,采用一系列分子生物学方法将其替换AdEasy骨架质粒中的人5型腺病毒的fiber基因,得到新的腺病毒骨架质粒命名为pAdEasy-1/F11p,应用带有GFP报告基因的穿梭质粒pShuttle-GFP与AdEasy-1/F11p腺病毒DNA在BJ5183细菌内重组得到重组腺病毒质粒,将其转染293细胞获得重组腺病毒,命名为Ad5F11p-GFP.以Ad5-GFP作对照,同时感染K562、U937等白血病细胞系,流式细胞仪检测GFP的表达.初步检测结果显示在10MOI时,Ad5F11p-GFP能够有效感染K562、U937等白血病细胞系,感染细胞效率＞90%,对照Ad5-GFP感染细胞效率＜30%,这表明改建后的腺病毒AdEasy-1/F11p可以高效介导基因转移到血液细胞,是一种很好的血液细胞靶向性腺病毒载体.     

Ad-ERα-36-Fc-GFP的制备及鉴定北大核心CSCD

ERα-36是雌激素受体α新亚型,促进肿瘤细胞增殖、侵袭及耐药,可作为治疗靶点,但目前仅有小分子靶向药物研发。利用重组腺病毒携带诱饵受体,可进行靶向ERα-36的基因治疗探索。首先通过基因工程技术,构建可表达由Igκ信号肽引导分泌的重组融合蛋白ERα-36-Fc的穿梭质粒pDC316-Igκ-ERα-36-Fc-GFP;利用AdMax;腺病毒包装系统进行Ad-ERα-36-Fc-GFP腺病毒的包装、鉴定及扩增;感染三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231并进行表达及功能验证。结果表明成功制备Ad-ERα-36-Fc-GFP重组腺病毒,可高效感染三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231,表达并分泌ERα-36-Fc重组蛋白,显著抑制EGFR/ERK信号通路。Ad-ERα-36-Fc-GFP腺病毒的制备为进一步开展靶向ERα-36的肿瘤基因治疗研究奠定基础。     

人肝癌靶向性CD80基因表达重组腺病毒载体的构建及鉴定

目的:构建人肝癌靶向性CD80基因重组腺病毒载体。方法:首先,从人基因组DNA中克隆AFP增强子、启动子,利用腺病毒穿梭质粒pShuttle和pShutte-CMV,采用AFP增强子替换CMV启动子,构建含有AFP启动子和增强子的穿梭质粒,命名为pShuttle-AFP。将人CD80基因克隆到pShuttle-AFP的AFP增强子和启动子之后,构建pShuttle-AFP-CD80质粒。再将其与腺病毒骨架质粒pAdEasy-1共转化E.coliBJ5183,利用同源重组构建腺病毒质粒pAd-AFP-CD80。以获得的重组子转染AD293细胞后制备重组腺病毒,并对重组的病毒进行鉴定和病毒滴度测定。结果:测序结果与Genebank中公布的AFP启动子、核心增强子和CD80基因序列相符。双酶切结果与预期结果相符。PacI酶切结果与目的结果一致。穿梭质粒pShutte-AFP-CD80和腺病毒质粒pAd-AFP-CD80经酶切和PCR鉴定均获得期望大小的目的片段。结论:成功的构建了人肝癌靶向性pAd-AFP-CD80腺病毒载体,为CD80基因在肝癌靶向性治疗的研究奠定了基础。     

MKRN1基因siRNA重组腺病毒载体构建及功能鉴定

目的构建MKRN1的siRNA重组腺病毒载体,并在表达MKRN1的HeLa细胞中鉴定其干扰作用和对端粒酶活性的影响,为探讨MKRN1功能及其与肿瘤关系提供有效工具。方法人工合成靶向MKRN1的siRNA干扰序列,用分子克隆的方法克隆到穿梭载体pSES-HUS上得到pSES-HUS-MKRN1 siRNA,并与腺病毒骨架质粒pAdeasy-1在BJ5183细菌中进行同源重组得到pAdeasy-SES-HUS-MKRN1 siRNA;在HEK293细胞中包装成重组腺病毒,感染表达MKRN1的HeLa细胞株,用RT-PCR法及Western印迹技术检测腺病毒对细胞MKRN1表达的影响,用PCR-TRAP法检测细胞中端粒酶活性的变化。结果成功构建了MKRN1的siR-NA重组腺病毒载体;MKRN1的siRNA重组腺病毒能显著抑制HeLa细胞中MKRN1的表达,并显著上调细胞中端粒酶的活性。结论构建的Adeasy-MKRN1 siRNA腺病毒能有效地抑制HeLa细胞中MKRN1的表达并上调细胞端粒酶活性,从而为进一步研究MKRN1的功能及其与肿瘤的关系提供了有效的新工具。     

增殖型腺病毒的改良及应用

增殖型腺病毒能在肿瘤细胞中复制并裂解肿瘤细胞,释放出的子代病毒再感染邻近肿瘤细胞直至完全杀灭肿瘤,却不影响正常细胞的功能。同时,增殖型腺病毒还是一种有效的基因治疗载体,可通过病毒自身增殖提高目的基因的拷贝数,从而更高效率地表达外源性治疗基因,增强抗肿瘤效应。本文着重介绍增殖型腺病毒载体改良和应用的最新进展,并对其研究前景进行展望,以期对增殖型腺病毒的发展有所帮助。     

Adenovirus-activated PKA and p38/MAPK pathways boost microtubule-mediated nuclear targeting of virus

Nuclear targeting of adenovirus is mediated by the microtubule-dependent, minus-end-directed motor complex dynein/dynactin, in competition with plus- end-directed motility. We demonstrate that adenovirus transiently activates two distinct signaling pathways to enhance nuclear targeting. The first pathway activates integrins and cAMP-dependent protein kinase A (PKA). The second pathway activates the p38/MAP kinase and the downstream MAPKAP kinase 2 (MK2), dependent on the p38/MAPK kinase MKK6, but independent of integrins and PKA. Motility measurements in PKA-inhibited, p38-inhibited or MK2-lacking (MK2(-/-)) cells indicate that PKA and p38 stimulated both the frequency and velocity of minus-end-directed viral motility without affecting the perinuclear localization of transferrin-containing endosomal vesicles. p38 also suppressed lateral viral motilities and MK2 boosted the frequency of minus-end-directed virus transport. Nuclear targeting of adenovirus was rescued in MK2(-/-) cells by overexpression of hsp27, an MK2 target that enhances actin metabolism. Our results demonstrate that complementary activities of PKA, p38 and MK2 tip the transport balance of adenovirus towards the nucleus and thus enhance infection.     

MEKK3基因siRNA重组腺病毒表达载体的构建及其对胃腺癌AGS细胞MEKK3的表达抑制

目的构建人MEKK3基因的小干扰RNA（siRNA）重组腺病毒载体表达载体,观察其在胃腺癌AGS细胞中对MEKK3的表达抑制。方法设计并合成针对人MEKK3基因3个不同部位siRNA靶点的模板DNA序列,以MluI及XhoI克隆入pRNAT—H1．1／Adeno穿梭载体中,得到的质粒用Pme I线性化后在大肠埃项菌BJ5183中与腺病毒骨架质粒pAdEasy-1进行同源重组。卡那霉素筛选后,用PacI酶切鉴定。鉴定正确的质粒经Pac I酶切、乙醇沉淀后转染293A细胞,包装得到具有感染能力的pAd—MEKK3-siRNA重组腺病毒。病毒体外转导人胃腺癌AGS细胞,Western印迹法检测其对MEKK3蛋白表达的抑制。结果酶切和洲序鉴定表明3个MEKK3 siRNA重组腺病毒表达载体正确无误。Western印迹检测结果显示3个pAd—MEKK3-siRNA重组腺病毒表达载体中有两个可有效地抑制胃腺癌AGS细胞中MEKK3基因的表达,其中以pAd．MEKK3-siRNA3的抑制作用最显著,有效率达89％。结论成功构建了针对MEKK3基因的siRNA重组腺病毒载体,为进一步研究MEKK3基因在人胃腺癌AGS细胞中的作用和功能奠定了基础。     

荷载金黄色葡萄球菌肠毒素A 基因的双调控溶瘤腺病毒载体 的构建、鉴定及其抗膀胱肿瘤作用

目的:构建表达超抗原金黄色葡萄球菌肠毒素A基因的双调控选择增殖型溶瘤腺病毒SG502-SEA及对照组携带超抗原SEA基因的非增殖溶瘤腺病毒DC318-SEA,并探讨其潜在的抗膀胱肿瘤作用.方法:将超抗原SEA基因片段经SpeⅠ和SalⅠ双酶切后,克隆入非增殖溶瘤腺病毒载体pSG218中,将鉴定正确的腺病毒载体命名为pDC318-SEA.同样方法将超抗原SEA基因片段克隆入双调控特异性增殖溶瘤腺病毒载体pSG502中,将鉴定正确的腺病毒载体命名为pSG502-SEA.将以上两种携带SEA基因的病毒载体与病毒骨架质粒PPE3-ccdB共转染293细胞,9～14d出现病毒空斑,经过3次病毒空斑纯化,提取腺病毒DNA,应用PCR进行鉴定,经鉴定正确的腺病毒分别命名为DC318 - SEA和SG502-SEA.大量扩增后,氯化铯梯度离心纯化腺病毒,测病毒滴度.结果:经PCR及酶切鉴定,SEA基因成功克隆到两病毒载体中,可以表达SEA基因,且病毒滴度为2.5×101pfu/ml.结论:成功构建表达超抗原SEA基因的双调控增殖型溶瘤腺病毒SG502-SEA及对照组携带超抗原SEA基因的非增殖溶瘤腺病毒DC318-SEA,为下一步抗膀胱肿瘤体内外实验奠定基础.     

MEK5基因siRNA重组腺病毒表达载体的构建及其对MEK5的表达抑制

目的 构建人MEK5基因的小干扰RNA（siRNA）重组腺病毒表达载体,观察其在胃腺癌SGC7901细胞中对MEK5的表达抑制.方法 设计并合成针对人MEK5基因3个不同部位siRNA靶点的模板DNA序列,以MluⅠ及XhoⅠ克隆入pRNAT-H1.1/Adeno穿梭载体中,将得到的重组穿梭质粒用PmeⅠ线性化后在大肠埃希菌BJ5183中与腺病毒骨架质粒pAdEasy-1进行同源重组.将PacⅠ酶切鉴定正确的重组腺病毒质粒经乙醇沉淀后转染293A细胞,包装得到具有感染能力的pAd-MEK5-siRNA重组腺病毒.病毒体外转导人胃腺癌SGC7901细胞,Western印迹法检测其对MEK5表达的抑制.结果 经酶切和测序鉴定均证实pAd-MEK5-siRNA重组腺病毒载体构建成功,其插入序列正确无误.Western印迹检测结果显示pAd-MEK5-siRNA2可抑制MEK5基因的表达,其有效抑制率达75.5 %.结论本研究成功地构建了针对人MEK5基因的siRNA重组腺病毒载体,为进一步深入研究MEK5基因在人胃腺癌细胞中的作用和功能奠定了基础.     

Antibody-mediated targeting of an adenovirus vector modified to contain a synthetic immunoglobulin g-binding domain in the capsid

Adenovirus vectors have been targeted to different cell types by genetic modification of the capsid or by using recombinant or chemically engineered adaptor molecules. However, both genetic capsid modifications and bridging adaptors have to be specifically tailored for each particular targeting situation. Here, we present an efficient and versatile strategy allowing the direct use of monoclonal antibodies against cell surface antigens for targeting of adenovirus vectors. A synthetic 33-amino-acid immunoglobulin G (IgG)-binding domain (Z33) derived from staphylococcal protein A was inserted into the adenovirus fiber protein. The fiber retained the ability to assemble into trimers, bound IgG with high affinity (Kd = 2.4 nM), and was incorporated into vector particles. The transduction efficiency of the Z33-modified adenovirus vector in epidermal growth factor receptor (EGFR)-expressing cells was strongly and dose-dependently enhanced by combination with an EGFR-specific monoclonal antibody. The antibody-mediated increase in cellular transduction was abolished in the presence of competing protein A. In targeting experiments with differentiated primary human muscle cells, up to a 77-fold increase in reporter gene transfer was achieved by preincubation of the vector with monoclonal antibodies directed against neuronal cell adhesion molecule or integrin alpha(7), respectively. The IgG-binding adenovirus vector holds promise for directed gene transfer to a wide variety of cell types by simply changing the target-specific antibody.     

MEKK2基因siRNA重组腺病毒表达载体的构建及其对MEKK2的表达抑制

设计并合成针对人MEKK2基因3个不同部位siRNA靶点的模板DNA序列,将合成的互补片段退火后克隆入pRNAT-H1.1/Adeno穿梭载体中,并使其在大肠杆菌BJ5183中与腺病毒骨架质粒pAdEasy-1进行同源重组。将经鉴定正确的重组腺病毒质粒转染293A细胞,包装得到具有感染能力的pAd-MEKK2-siRNA重组腺病毒。病毒体外转导人胃腺癌AGS细胞,Western blot印迹法检测其对MEKK2表达的抑制。经酶切和测序鉴定均证实pAd-MEKK2-siRNA重组腺病毒载体构建成功,其插入序列正确无误。Western blot印迹检测结果显示,重组腺病毒表达载体可抑制MEKK2基因的表达,以pAd-MEKK2-siRNA2（针对MEKK2 cDNA 992-1 010的片段）抑制效果为最佳,pAd-MEKK2-siRNA1（针对MEKK2 cDNA 1 456-1 474的片段）和pAd-MEKK2-siRNA3（针对MEKK2 cDNA 1 351-1 369的片段）则未见明显的抑制效果。DNA Ladder和细胞存活测定结果表明,敲减MEKK2的表达后,AGS细胞接受H2O2刺激后的凋亡受到较强抑制、细胞存活数增加,明显高于野生型细胞和转导siRNA阴性对照腺病毒细胞接受H2O2刺激后的,差异具有统计学意义（P〈0.05）,而后两者之间差异无统计学意义（P〉0.05）。该研究成功地构建了针对MEKK2基因的siRNA重组腺病毒载体,为进一步深入研究MEKK2基因在人胃腺癌细胞中的作用和功能奠定了基础。