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编号:10499993
白细胞介素12真核表达载体对DNA疫苗诱导免疫应答的影响
http://www.100md.com 《西北国防医学杂志》 2000年第2期
     作者:杜德伟 周永兴 冯志华 李光玉 姚志强

    单位:杜德伟(第四军医大学唐都医院感染病防治中心,陕西 西安 710038);周永兴(第四军医大学唐都医院感染病防治中心,陕西 西安 710038);冯志华(第四军医大学唐都医院感染病防治中心,陕西 西安 710038);李光玉(第四军医大学唐都医院感染病防治中心,陕西 西安 710038);姚志强(第四军医大学唐都医院感染病防治中心,陕西 西安 710038)

    关键词:病毒性肝炎;免疫应答;DNA疫苗;小鼠;白细胞介素12

    西北国防医学杂志000211 摘要:目的:观察白细胞介素12真核表达载体(pWRG3169)对HBV-S DNA疫苗(pCR3.1-S)诱导Balb/c小鼠(H-2d)的特异性细胞免疫应答及其对稳定表达HBsAg的小鼠肥大细胞瘤P815细胞(P815-HBV-S)成瘤性的影响。方法:肌肉注射 DNA疫苗及白细胞介素12真核表达载体,背部皮下接种P815-HBV-S细胞,观察成瘤情况,4 h51Cr释放法检测小鼠脾细胞CTL活性。结果:对照组成瘤率100%,pCR3·1-S组小鼠成瘤率为12.5%,pCR3·1-S+IL-12真核表达载体组成瘤率为0,对照组平均存活期和6周后存活率分别为28.4 d和 0。后两组分别大于38.2 d及45 d,存活率为87.5%及100%,pCR3·1-S 组CTL细胞杀伤活性51.1%, 联合白细胞介素12真核表达载体组72.6%,对照组为20.5%(P<0.01)。结论:DNA疫苗可以诱导小鼠细胞免疫应答,对体内HBV感染具有预防及治疗作用。白细胞介素12真核表达载体可加强 DNA疫苗的上述作用。
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    中图分类号:R 512.6+2 文献标识码:A 文章编号:1007-8622(2000)02-0109-03

    The effection of interleukin 12 eukaryotic expression plasmid on anti-tumor immunization induced by DNA vaccine

    DU De-wei , ZHOU Yong-xing, FENG Zhi-hua,et al.(Prevent and Treatment Center of Infectious Diseases,Tangdu

    Hospital,The 4th Military Medical University,710038)

    Abstract:Objective:To observe the effect of interleukin 12 eukaryotic expression plasmid on specific cellular immune responses and the protection against P815 mastocytoma cells stable expressing HBV surface antigen in mice after immunized with HBV DNA vaccine.Methods:The immunization was performed by intramuscular injection in this experiment .Three weeks later, we directly inoculated P815-HBV-S into mice by subcutaneous injection.The tumor growth was measured every five days and HBsAg specific cytotoxic T lymphocytes(CTLs) activity was measured by 51 Chromiun release assay.Results:The HBV-S DNA vaccine can evidently inhibit the tumor growth,prolong the survival period(>38.2 d) and improve the survival rate in mice.This effect can be obviously promoted by eukaryotic expression plasmid of interleukin 12.Meanwhile,the HBsAg specific CTLs activity induced by pCR3.1-S were obviously increased after codelivried IL-12 vaccine.Conclusion:The results showed that the pCR3.1-S DNA vaccine has a strong antigenecity in cellular immunity and had marked killing effect to HBV infected cells in vivo. DNA vaccine against HBV may be useful for both prophylactic and therapeutic purposes and this effect can promoted by interleukin 12 eukaryotic expression plasmid.
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    Key words:Viral hepatitis; Immune responses; DNA vaccine; Mice; Interleukin 12

    许多研究资料表明慢性乙型肝炎及其病毒携带者细胞免疫功能明显低下[1]。 DNA疫苗可以被体细胞摄取并表达相应抗原,进而激发出保护性免疫应答,包括特异性CTL应答及特异性抗体的产生[2]。白细胞介素12是目前发现对体内免疫活性细胞诱导和调节作用最强、范围最广的细胞因子,在肿瘤、病毒性疾病及自身免疫性疾病的治疗中起主要作用。我们将HBV DNA疫苗(pCR3.1-S)[3]与编码鼠白细胞介素12的真核表达载体[4](pWRG3169,下简称IL-12)共同免疫小鼠后,再用P815-HBV-S攻击小鼠,检测小鼠特异性CTL杀伤活性并观察DNA疫苗对P815-HBV-S成瘤作用的影响及白细胞介素12的真核表达载体对DNA疫苗体内HBV感染的治疗作用。
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    1 材料和方法

    1.1 材料: 5~8周龄雌性Balb/c小鼠购自本校实验动物中心,P815小鼠肥大细胞瘤细胞系、含有HBV-S抗原真核表达质粒pCR3.1-S 及编码鼠白细胞介素12的质粒(pWRG3169,下简称IL-12)由本室保存。脂质体(美国Gibco公司)、G418、RPMI-1640细胞培养基(美国Sigma公司)、小牛血清均购于华美西安公司,异硫氰酸荧光素(FITC)标记的羊抗鼠IgG购于武汉博士德公司。

    1.2 方法

    1.2.1 质粒大量制备及纯化:用碱裂解法大量提取质粒,PEG(聚乙二醇)沉淀法纯化后用于转染细胞及免疫动物。

    1.2.2 质粒转染P815细胞及表达产物的检测:用脂质体转染技术将纯化的pCR3.1-S质粒转染P815细胞,用含G418 350 mg.L-1的细胞培养基筛选,当对照细胞大部分死亡后换含G418 150 mg.L-1的细胞培养基,大约2周后,间接免疫荧光检测转染细胞内HBsAg的表达,全部阳性后,作为杀伤实验的靶细胞及动物接种细胞。
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    1.2.3 质粒免疫及细胞接种程序:28只小鼠随机分为3组,以肌肉注射方式免疫,1次/周,共6周,对照组10只注射pCR3.1空载体100 μg/只,pCR3.1-S组及IL-12共同免疫组各8只,分别注射pCR3.1-S+pCR3.1质粒各50 μg及 pCR3.1-S+IL-12各50 μg,3周后pCR3.1组又随机分为2组,1组与其他2组一道按1×106细胞/只于小鼠背部皮下接种P815-HBV-S细胞,观察肿瘤生成、生长及小鼠存活情况。另1组作为测定CTLs杀伤效应的对照组。

    1.2.4 存活小鼠特异性CTLs杀伤功能测定:接种P815-HBV-S细胞后45 d,无菌状态下取存活小鼠脾脏,制成单细胞悬液,用4 h51Cr释放法测定CTLs杀伤效应。效应细胞:靶细胞为25:1,50:1及100:1。特异性CTLs杀伤(%)=[(实验组cpm值-自然释放cpm值)/(最大释放cpm值-自然释放cpm值)]。
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    2 结果

    2.1 IL-12对DNA疫苗抗P815-HBV-S细胞皮下移植瘤作用的影响:对照组成瘤率为100%(5/5),而pCR3.1-S免疫组仅12.5%(1/8),IL-12共同免疫组为0。后两组小鼠平均寿命明显延长、6周存活率明显增加(表1)、肿瘤生长缓慢(图1)。肿瘤生长曲线回归,差异显著(P<0.01)。

    图1 小鼠皮下移植瘤生长曲线(P<0.01,vs pCR3.1组)

    表1 小鼠存活期、成瘤率及特异性CTLs杀伤率的比较(±s) 分组

    n

    存活率(%)

    存活期(d)

    杀伤率%(效应细胞/靶细胞)
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    25:1

    50:1

    100:1

    PCR 3.1

    5

    0

    28.4±5.2

    8.0±1.0

    11.4±2.1

    20.5±3.0

    PCR 3.1-S

    8
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    87.5

    >38.2±5.4a

    32.6±3.5b

    40.2±4.8b

    51.1±6.6b

    PCR 3.1-S+IL-12■ ▲

    8

    100

    >45ab

    43.4±4.5ab
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    52.7±6.2ab

    72.6±7.9ab

    a P<0.05,b P<0.01; vs pCR3.1 组; vs pCR3.1-S 组

    2.2 小鼠脾细胞HBsAg特异性CTLs杀伤性:pCR3.1-S免疫及IL-12共同免疫后小鼠脾细胞CTLs杀伤率与对照组相比具有显著性差异(表1)。

    3 讨论

    乙型肝炎病毒感染目前尚无理想的治疗措施,DNA疫苗的优点在于既可诱导体液免疫又能诱导细胞免疫,已在许多难治性感染性疾病、自身免疫性疾病、过敏性疾病和肿瘤性疾病的预防及治疗领域显示出广泛的应用前景[5]。在HBV基因组中S区不仅能够刺激机体产生保护性抗体,HBsAg蛋白还含有诱导特异性CTL反应的T细胞表位[2], 以S区DNA刺激机体可能产生预防和治疗同一病毒感染的细胞免疫及体液免疫反应。我们选择含有HBV S区DNA疫苗免疫小鼠,观察细胞免疫应答及其抗肿瘤免疫。结果显示S区DNA疫苗可诱导小鼠CTLs反应,Davis[6]等亦发现DNA疫苗可以使对HBsAg无应答的转基因小鼠产生抗HBV免疫应答。证明DNA疫苗对HBV具有治疗作用。白细胞介素12是一种重要的抗病毒细胞因子,它独特的、最重要的生物学活性是具有调节Th1与Th2细胞之间的平衡,可以诱导内源性IFN-r的产生,而IFN-r可促进白细胞介素12的产生,形成二者的正反馈途径,共同调节细胞亚群分化,使CD4+向Th1分化,刺激细胞分化增殖,从而促进细胞免疫应答。白细胞介素12还能使小鼠体内的IgG2a、IgG2b及IgG3抗体的产生增加,亦与Th1活化有关[7]。S区DNA疫苗与编码白细胞介素12的真核表达载体共同免疫小鼠,发现白细胞介素12的真核表达载体可以明显提高DNA疫苗诱导的CTLs反应。Chow[8]等也报道编码不同的细胞因子的真核表达载体可以提高和调整机体对DNA疫苗的免疫应答,证明白细胞介素12真核表达载体对HBV DNA疫苗具有明显的免疫佐剂效应,可提高DNA疫苗诱导的免疫应答。白细胞介素12的真核表达载体的免疫佐剂作用依赖于两种质粒的共注射,分别注射两种质粒对免疫应答无影响,说明细胞因子与抗原注射同一部位对细胞因子的佐剂作用至关重要[8]
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    CTL杀伤靶细胞需对表达抗原和主要组织相容性复合物(MHC)的双重识别,为了探讨DNA疫苗在体内的预防及治疗作用,我们用经pCR3.1-S质粒转染、G418筛选并稳定表达HBV S抗原的P815小鼠肥大细胞瘤细胞P815-HBV-S皮下接种Babl/c小鼠形成的皮下移植瘤作为HBV感染的动物模型,观察DNA疫苗对肿瘤形成的影响。结果发现DNA疫苗可以明显降低肿瘤形成率,抑制肿瘤生长和延长小鼠的存活期。共注射白细胞介素12的真核表达载体的小鼠未见肿瘤生长,说明DNA疫苗在体内的确有预防和治疗作用。白细胞介素12的真核表达载体可以明显提高DNA疫苗诱导的CTLs反应及其抗皮下移植瘤免疫。

    本研究证实了 DNA疫苗具有很强的细胞免疫原性,可以诱导宿主产生明显的CTLs反应,对体内病毒感染具有预防及治疗作用,白细胞介素12的真核表达载体可以明显提高DNA疫苗诱导的CTLs反应。1996年美国FDA已经批准对健康志愿者进行艾滋病DNA疫苗人体实验。1998年MacGregor等[9]首次报道了DNA疫苗治疗艾滋病病毒HIV-1感染者的人体实验结果。DNA疫苗可能成为预防及治疗HBV感染的新的有效手段。
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    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770665)

    作者简介:杜德伟(1966—),男,硕士,主治医师

    参考文献:

    [1]Geissler M, Tokashige K, Wakita T,et al.Differential cellular and humoral immunization using chimeric constructs[J].Vaccine,1998,16(8):857-867.

    [2]Schirmbeck R, Bohm W, Ando K,et al.Nucleic acid vaccination primes hepatitis B virus surface antigen-specific cytotoxic T lymphocytes in nonresponder mice[J].J Virol,1995;69: 5929-5934.
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    [3]李文波,姚志强,周永兴,等.HBV基因疫苗联合抗原蛋白免疫小鼠的研究[J].世界华人消化杂志.1999,7(3):188-190.

    [4]Rakhmilevich AL,Turner J,Ford MJ,et al.Gene gun-mediated skin transfection with interleukin 12 gene results in regression of established primary and metastatic murine tumors[J].Proc Natl Acad Sci USA,1996,93:6291-6295.

    [5]Robinson HL,Torres CAT.DNA vaccine[J].Seminars in Immunology,1997;9:271-284.

    [6]Davis HL,Brazolot Millan CL,Mancini M,et al.DNA-based immunization against hepatitis B surface antigen(HBsAg) in normal and HBsAg-transgentic mice[J].Vaccine,1997;16(8):849-852.
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    [7]Germann T,Bongartz M,Dlugonska H,et al.Interleukin-12 profoundly up-regulates the synthesis of antigen-specific complement-fixing IgG2a,IgG2b and IgG3 antibody subclasses in vivo[J].Eur J Immunol,1995,25(3):823-829.

    [8]Chow YH,Chiang BL, LEE YL,et al.Development of Th1 and Th2 populations and the nature of Immune responses to hepatitis B virus vaccine can be modulated by codelivery of various cytokine genes[J].J Immunol,1998,160:1320-1321.

    [9]MacGregor RR, Boyer JD, Ugen KE,et al.First human trial of a DNA-based vaccine for treatment of human immunodeficiency virus type-1 infection:safety and host response[J].J Infect Dis,1998;178(1):92-100.

    收稿日期:1999-12-21 修回:2000-02-15, 百拇医药