陈 琼 姜 等 :CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 人 癌 胚 抗 原 启 动 子 效 率 的 作 用 研 究 77 品 收 藏 中 心 (American Type Culture Collection, ATCC), 保 存 于 本 实 验 室 酶 抗 体 及 其 它 试 剂

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1 中 国 细 学 报 Chinese Joumal of Cell Biology 010, 3(5): CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 人 癌 胚 抗 原 启 动 子 效 率 的 作 用 研 究 陈 琼 姜 1 贾 振 宇 1 * 陈 萍 魏 群 张 敏 l 陈 钧 强 l 张 幸 l 叶 景 佳 3 曹 江 摘 要 (' 浙 江 省 医 学 科 学 院, 杭 州 ; 浙 江 大 学 邵 逸 夫 临 床 医 学 研 究 所, 杭 州 ; 3 浙 江 大 学 医 学 院 附 属 第 二 医 院 临 床 实 验 研 究 中 心, 杭 州 ) 为 了 探 讨 人 巨 细 胞 病 毒 (CMV) 早 期 转 录 增 强 子 用 于 癌 胚 抗 原 (CEA) 阳 性 肿 瘤 的 靶 向 基 因 治 疗 的 意 义, 我 们 参 考 有 关 文 献 利 用 PCR 法 分 别 克 隆 了 369 bp 的 人 CEA 启 动 子 和 531 bp 的 CMV 早 期 转 录 增 强 子, 构 建 了 相 应 的 pgl4.10 荧 光 素 酶 报 告 基 因 载 体, 与 内 参 照 pgl4.74 质 粒 共 转 染 CEA 阳 性 的 人 肠 癌 细 胞 LoVo HT-9 SW60 肺 癌 细 胞 A549 乳 腺 癌 细 胞 MCF7 和 CEA 阴 性 的 肠 癌 细 胞 SW480 宫 颈 癌 细 胞 HeLa 人 肺 成 纤 维 细 胞 LL47, 利 用 双 荧 光 素 酶 检 测 系 统 检 测 分 析 了 这 些 细 胞 中 CEA 重 组 启 动 子 的 效 率 结 果 表 明, CMV 增 强 子 能 够 明 显 增 强 CEA 启 动 子 在 CEA 阳 性 细 胞 中 的 效 率 ( 提 高 至 倍 ), 但 是 也 能 提 高 CEA 启 动 子 在 CEA 阴 性 细 胞 中 的 中 国 细 学 报 效 率 ( 提 高 4.01 至 倍 ) 因 此 上 述 CMV 增 强 子 虽 然 可 以 大 大 提 高 CEA 启 动 子 的 效 率, 但 是 对 特 异 性 有 影 响, 在 将 其 用 于 CEA 阳 性 肿 瘤 基 因 治 疗 时 还 需 采 用 其 它 保 证 特 异 性 的 手 段 关 键 词 瘤 基 因 治 疗 细 胞 特 异 性 启 动 子 ; 癌 胚 抗 原 (CEA) 启 动 子 ; 巨 细 胞 病 毒 (CMV ) 早 期 转 录 增 强 子 ; 肿 恶 性 肿 瘤 是 危 害 人 类 健 康 的 一 大 凶 手, 继 手 术 放 射 治 疗 和 化 学 治 疗 之 后, 包 括 基 因 治 疗 免 疫 治 疗 等 多 种 治 疗 方 式 在 内 的 肿 瘤 生 物 治 疗 正 在 成 为 日 益 发 挥 强 大 作 用 的 第 四 种 治 疗 模 式, 其 中 靶 向 性 基 因 治 疗 是 目 前 一 个 研 究 热 点 应 用 肿 瘤 细 胞 特 异 性 启 动 子 调 控 目 的 基 因 表 达 是 靶 向 性 基 因 治 疗 的 关 健 以 癌 胚 抗 原 (carcinoembryonic antigen, CEA) 启 动 子 为 目 的 基 因 的 表 达 调 控 序 列 对 CEA 阳 性 肿 瘤 细 胞 有 一 定 的 靶 向 性 [ 叫, 但 总 体 而 言 CEA 启 动 子 的 转 录 启 动 效 率 较 低, 且 因 不 同 的 肿 瘤 细 胞 表 达 CEA 的 水 平 高 低 而 异, 因 此 在 一 定 程 度 上 限 制 了 它 的 应 用 如 能 提 高 CEA 启 动 子 的 靶 向 启 动 效 率 将 大 大 改 善 其 目 前 应 用 状 况, 对 CEA 阳 性 肿 瘤 的 靶 向 性 基 因 治 疗 具 有 重 要 意 义 近 来 有 文 献 报 道, 巨 细 胞 病 毒 (Cytomegalovirus, CMV ) 的 早 期 转 录 增 强 子 可 用 于 构 建 重 组 启 动 子, 对 一 些 组 织 特 异 性 启 动 子 而 言 能 极 大 地 提 高 其 转 录 起 始 效 率 且 保 持 其 特 异 性 [6] 对 于 CEA 启 动 子 而 言, 虽 然 有 个 别 研 究 报 道 [7] 表 明 CMV 早 期 转 录 增 强 子 可 能 增 强 CEA 启 动 子 的 特 异 性 转 录 作 用, 但 是 我 们 在 研 究 工 作 中 发 现 这 一 增 强 作 用 似 乎 并 不 具 有 特 异 性 CMV 早 期 转 录 增 强 子 究 竟 能 否 特 异 地 提 高 CEA 启 动 子 的 效 率, 将 决 定 其 能 否 应 用 于 相 应 的 靶 向 性 基 因 治 疗 为 了 明 确 这 一 关 键 问 题, 本 研 究 克 隆 了 带 有 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 CEA 启 动 子, 利 用 目 前 广 泛 应 用 于 启 动 子 转 录 活 性 研 究 的 高 灵 敏 度 生 物 荧 光 素 酶 报 告 系 统 [83], 对 该 增 强 子 对 CEA 启 动 子 在 多 株 不 同 的 CEA 阳 性 的 肿 瘤 细 胞 与 CEA 阴 性 的 细 胞 中 的 转 录 效 率 进 行 了 定 量 分 析, 为 CMV 早 期 转 录 增 强 子 究 竟 能 否 用 于 CEA 启 动 子 调 控 的 肿 瘤 靶 向 性 基 因 治 疗 提 供 参 考 依 据 1 材 料 与 方 法 1. 1 材 料 菌 林 质 粒 和 细 胞 系 大 肠 杆 菌 菌 株 DH-5α 由 本 实 验 室 保 存 PCR 产 物 克 隆 载 体 pmd19 -T 购 自 TaKaRa 公 司, 双 荧 光 素 酶 报 告 基 因 载 体 pgl4.10 [luc] pgl4.74[hrluc/tk] 及 双 重 荧 光 素 酶 活 性 检 测 试 剂 盒 Dual Luciferase Assay Ki t 购 自 Promega 公 司 人 肠 癌 细 胞 LoVo HT-9 SW60 SW480 肺 癌 细 胞 A549 乳 腺 癌 细 胞 MCF7 宫 颈 癌 细 胞 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 胎 La 和 人 肺 成 纤 维 细 胞 LL47 直 接 购 自 美 国 标 准 生 物 项 目 收 稿 日 期 接 受 日 期 浙 江 省 科 技 厅 (No. 008FI09) 和 浙 江 省 卫 生 厅 (No. 007 A086) 资 助 中 国 细 学 报 * 通 讯 作 者 Te l: ,

2 陈 琼 姜 等 :CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 人 癌 胚 抗 原 启 动 子 效 率 的 作 用 研 究 77 品 收 藏 中 心 (American Type Culture Collection, ATCC), 保 存 于 本 实 验 室 酶 抗 体 及 其 它 试 剂 各 种 限 制 性 内 切 酶 连 接 酶 和 碱 性 磷 酸 酶 等 工 具 酶 均 购 自 New England Biol ab 公 司, PCR 扩 增 试 剂 盒 购 自 TaKaRa 公 司, 质 粒 提 取 试 剂 盒 Qiagen Plasrnid Mini Ki t j 疑 胶 片 段 回 收 试 剂 盒 QIAquick Ge! Extraction Ki t 购 自 Qiagen 公 司, 转 染 试 剂 Lipo-fectarnine 000 DNA 分 子 量 标 准 1 Kb Plus DNA Ladder 购 自 In vitro gen 公 司, 盯 'MI 培 养 液 胎 牛 血 清 购 自 Inv itrog en 公 司, BCA 蛋 白 质 定 量 试 剂 盒 购 自 Thermo 公 司, 小 鼠 抗 CEA 单 克 隆 抗 体 购 自 Cell Signaling 公 司, 小 鼠 抗 ß-Ac tin 单 克 隆 抗 体 购 自 SANTACRUZ 公 司, 化 学 发 光 显 色 底 物 购 白 In v itrogen 公 司, 其 它 各 种 常 规 生 物 化 学 试 剂 购 自 Sigma 公 司 和 Amre s co 公 司 中 国 细 学 报 1. 方 法 CEA 启 动 子 与 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 克 隆 (l ) CEA 启 动 子 收 集 生 长 旺 盛 的 人 肠 癌 细 胞 SW60, 按 参 考 文 献 提 取 基 因 组 DNA 并 定 量 以 此 基 因 组 DNA 为 模 板, 采 用 PCR 法 扩 增 369 bp 的 CEA 启 动 子 片 段 (Genbank 登 录 号 NT_ 所 列 序 列 中 第 位, CEA 基 因 的 转 录 起 始 点 的 -66 至 +10 位 ), 上 游 引 物 为 : 5' -AGA TCT CCC GGG ACC CTG CTG GGT TTC-3 '( 斜 体 为 引 入 的 Bg lii 位 点 ), 下 游 引 物 为 5 ' -GGA TCC AGC TTG AGT TCC AGG AAC G-3 '( 斜 体 为 引 入 的 BamHI 位 点 ), 扩 增 产 物 大 小 为 381 bp, PCR 条 件 为 : 95 0 C 变 性 5 min, 然 后 进 行 30 个 循 环 的 扩 增 : 95 0 C, 30 s; 58 0 C, 30 s; 7 0 C, 30 s; 最 后 一 个 循 环 完 成 后 于 7 0 C 继 续 反 应 10 min 用 l. 5 % 的 琼 脂 糖 凝 胶 进 行 电 泳 分 离 PCR 产 物, 用 凝 胶 片 段 回 收 试 制 盒 按 照 说 明 书 操 作 回 收 381 bp 的 PCR 产 物, 将 4μl 回 收 的 PCR 产 物 与 1μlPCR 产 物 克 隆 载 体 pmd19-t 按 照 使 用 说 明 建 立 连 接 体 系, 于 16 0 C 连 接 过 夜, 转 化 感 受 态 大 肠 杆 菌 DH5α, 涂 布 于 含 有 X-G a l IPTG 和 氨 下 青 霉 素 的 琼 脂 糖 平 板, 提 取 转 化 子 质 粒 DNA, 用 Bg lii 和 BamHI 双 酶 切 检 测 有 无 381 bp 的 插 入 片 段, 将 有 大 小 正 确 的 插 入 片 段 的 质 粒 DNA 送 至 Invitrogen 公 司 测 序, 序 列 正 确 者 即 为 ρmd19-t /CEA () CMV 早 期 转 录 增 强 子 参 考 有 关 文 献, 以 pcdna3. 1(+) 质 粒 为 模 板, 采 用 PCR 法 扩 增 载 体 上 第 位 区 域 的 CMV 早 期 转 录 增 强 子, 5' 引 物 为 : 5' -AGA TCT GAC A TT GAT TAT TGA CTA GT-3'( 牵 斗 体 为 引 入 的 B g lii 位 点 ) 3' 引 物 为 : 5 ' -GGA TCC ATG GGG CGG AGT TGT TAC GA - 3 '( 斜 体 为 引 入 的 BamHI 位 点 ), PCR 条 件 为 : 95 0 C, 5 min; 95 0 C, 30 s; 45 0 C, 的 s; 7 0 C, 的 s, 循 环 3 0 次 ; 最 后 一 个 循 环 完 成 后 于 7 0 C 继 续 反 应 10 min 同 上 分 离 回 收 54 3 bp 的 PCR 产 物, 克 隆 至 pmd1 9 -T 载 体 并 测 序, 序 列 正 确 者 即 为 pmd 19-T /CMV enhancer 1.. 带 有 含 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 重 组 CEA 启 动 子 的 荧 光 素 酶 报 告 载 体 的 构 建 用 B g lii 和 BamHI 分 别 双 酶 切 pmd1 9 -T/CEA 和 pm D 19-T/ CMVenhan 臼 r, 分 离 回 收 两 种 插 入 片 段, 将 CEA 启 动 子 克 隆 至 荧 光 素 酶 报 告 载 体 pgl4. 10 的 Bg lii 位 点, 得 到 带 有 CEA 启 动 子 的 荧 光 素 酶 报 告 载 体 pgl4. 1 0/CEA, 再 将 CMVenh a n ce r 插 入 pgl4.10/cea 的 B g lii 位 点, 得 到 带 有 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 CEA 启 动 子 荧 光 素 酶 报 告 载 体 pgl4. 10/CMVenahncer-CEA 分 别 用 B g lii 和 Hi n diii 双 酶 切 鉴 定 的 片 段 正 确 插 入 以 质 粒 提 取 试 剂 盒 提 取 pgl4.10/cea 和 pg L4.10/ CMVen ahncer-cea, 溶 解 于 无 菌 水 中 ; 在 紫 外 分 光 光 度 计 上 测 定 60 nm 处 光 吸 收 值, 对 质 粒 DNA 定 量 l..3 细 胞 转 染 人 肠 癌 细 胞 LoVo Hf-9 SW60 S W480 肺 癌 细 胞 A54 9 乳 腺 癌 细 胞 MC F7 颈 癌 细 胞 HeLa 和 人 肺 成 纤 维 细 胞 LL47 培 养 于 含 10 % 胎 牛 血 清 的 RPMI 1640 培 养 液 中, 5% CO, 37 0 C 细 胞 密 度 达 80 %- 90 % 时 传 代 收 集 生 长 旺 盛 的 上 述 细 胞 并 悬 浮 于 培 养 液 中, 调 至 4xl0 5 细 胞 /rnl, 接 种 于 4 孔 板, x10 5 细 胞 /500μν 孔, 培 养 过 夜 按 照 转 染 试 剂 说 明 书, 分 别 取 1 阳 上 述 纯 化 的 带 CEA 启 动 子 的 荧 光 素 酶 报 告 载 体 pgl4.10/ CEA pgl4.10/cmvenahncer-cea 及 不 带 启 动 子 的 pgl4. 10, 与 10 吨 的 内 参 质 粒 pgl4.74 混 合, 用 无 血 清 培 养 液 稀 释 至 50μ1, 再 各 取 μl 转 染 试 剂 Lipofectarnine 000 用 无 血 清 培 养 液 稀 释 至 50μ1, 将 稀 释 的 DNA 和 转 染 试 剂 混 合 均 匀, 室 温 放 置 0 min 以 形 成 转 染 复 合 物 ; 逐 滴 加 入 4 孔 板 的 细 胞 中, 混 匀 后 置 培 养 箱 中 培 养 每 种 转 染 设 三 复 孔 l..4 荧 光 素 酶 活 性 检 测 技 双 重 荧 光 素 酶 活 性 检 测 试 剂 盒 说 明 书 进 行 双 重 荧 光 素 酶 活 性 检 测 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 宫 转 染 4 h 后 的 细 胞, 用 预 冷 的 PBS 洗 两 遍, 然 后 加 100μI Passive Lysis Buffer 于 冰 浴 中 裂 解 细 胞 1 5 min; 移 至 微 量 离 心 管, 在 榄 涡 振 荡 器 上 充 分 振 荡, 4 0 C 下 叩 m 离 心 15 s; 取 0μl 上 清 与 100μ1 LAR II ~ 昆 中 国 细 学 报 匀, 以 荧 光 分 光 光 度 计 检 测 10 s, 记 录 荧 火 虫 荧 光 素 酶

3 78 活 性 ; 加 入 100μ1 Stop&Glo 试 剂, 11 昆 匀 后 再 检 测 10 s, 记 录 水 母 荧 光 素 酶 活 性 以 荧 火 虫 荧 光 素 活 性 / 水 母 荧 光 素 活 性 作 为 相 对 荧 光 素 酶 活 性 单 位 ( Relative Luciferase Unit, RLU), 以 不 带 启 动 子 的 pgl4. 10 转 染 细 胞 的 相 对 荧 光 素 酶 活 性 为 背 景, 计 算 各 不 同 报 告 载 体 的 相 对 荧 光 素 酶 活 性 1..5 细 胞 系 中 CEA 蛋 白 水 平 检 测 LoV o HT-9 SW60 SW480 A549 MCF7 HeLa 和 LL47 培 养 于 含 10 % 胎 牛 血 清 的 RPMI 1640 培 养 液 中, 5 % CO, 37 0 C 细 胞 密 度 达 70 % -80 % 时 收 集 细 胞, 裂 解 于 裂 解 液 (50 mmol/l Tris-HCl, ph6 扎 % SDS) 中, 用 BCA 蛋 白 质 定 量 试 剂 盒 按 照 说 明 书 测 定 细 胞 裂 解 液 中 的 总 蛋 白 浓 度 ; 用 10 % 聚 丙 烯 酌 肢 凝 胶 电 泳 ( SDS-PAGE) 方 法 分 离 0μg 细 胞 总 蛋 白, 将 蛋 白 转 移 到 PVDF 膜 上 于 含 5 % 脱 脂 奶 粉 的 PBST (PBS, 0.1 % Tween-0 ) 封 闭 缓 冲 液 室 温 下 封 闭 1 h, 用 稀 释 于 含 3 % 脱 脂 奶 粉 的 PBST 中 小 鼠 抗 CEA 或 Actin 单 克 隆 抗 体 在 4 0 C 孵 育 过 夜, 洗 涤 后 再 与 稀 释 于 含 3 % 脱 脂 奶 粉 的 PBST 中 的 HRP- 羊 抗 鼠 IgG 于 室 温 下 反 应 1 h, 再 洗 涤, 加 化 学 发 光 显 色 底 物 反 应 液, 反 应 5 min 后 在 Alpha Innotech 化 学 发 光 凝 胶 成 像 仪 中 显 带.1 结 果 细 胞 系 CEA 启 动 子 和 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 克 隆 经 PCR 扩 增, 分 别 从 人 肠 癌 细 胞 基 因 组 DNA 和 pcdna3. 1(+) 克 隆 到 381 bp 的 人 CEA 启 动 子 和 543 bp 的 CMV 早 期 转 录 增 强 子, 分 别 见 图 l 和 图 将 CMV 早 期 转 录 增 强 子 插 入 pmdi9-t/cea 的 Bg lii 位 点, 利 用 BamHI 与 Bg lii 双 酶 切 可 以 获 得 带 有 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 重 组 CEA 启 动 子. 荧 光 素 酶 报 告 基 因 载 体 的 构 建 分 别 将 上 述 克 隆 的 CEA 启 动 子 和 CMV 早 期 转 录 并 CM Venhancer 543 bp ' 研 究 论 文 pmd 19-T vector CMV enhancer Fig. Cloning of CMV early transcriptional enhancer 1: PCR product; M: 1 Kb Plus DNA marker; : Bam l 丑 a nd BglII double digestion of pmdl 9-T/CMVenhancer 增 强 子 用 于 构 建 荧 光 素 酶 报 告 基 因 载 体, 分 别 得 到 带 有 CEA 启 动 子 和 带 有 CMV 增 强 子 的 CEA 启 动 子 荧 光 素 酶 报 告 基 因 载 体, 见 图 3.3 CMV 旱 期 转 录 增 强 子 对 CEA 启 动 子 效 率 的 { 乍 用 中 国 细 学 报 M 喝 一 _ pmdi 9-T 用 We stem blot 方 法 检 测 培 养 的 肠 癌 细 胞 LoVo HT-9 SW60 SW480 肺 癌 细 胞 A549 乳 腺 癌 细 胞 MCF7 宫 颈 癌 细 胞 HeLa 和 人 肺 成 纤 维 细 胞 LL47 中 CEA 的 蛋 白 水 平, 以 ß-Actin 蛋 白 水 平 作 为 各 细 胞 系 等 量 蛋 白 的 参 照 ( 图 的, 具 有 不 同 的 内 源 性 CEA 蛋 白 表 达 情 况 Fig_3 CEA M 结 果 显 示 这 些 细 胞 系 pg L vector CMVenhancer-CEA promoter Identification of luciferase reporter vectors containing CEA promoters 1: BglII and HindIIl double di gestion of pgl4.1o/cea; M: 1 Kb Plus DNA marker; : BglII and HindIII double di gestion of pgl CMVenhancer-CEA 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 CEA promoter 381 bp--+ 喝 - 一 CEA promoter Fig.l Cloning of CEA promoter 1: PCR product; M: 1 Kb Plus DNA marker; : BamID and BglII double digestion of pmdi9-t/cea Fig.4 E υ 也 肘 z E 寸 的 寸 泣 的 O N 咀 洼 ' 的 由 一 U Z h 寸 叶 一 一 CEA 18û--00 kda 4 一 - ß-Actin 43 kda 中 国 细 学 报 Carcinoembryonic antigen (CEA) protein level in different cell lines by immunoblotting

4 陈 琼 姜 等 : CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 人 癌 胚 抗 原 启 动 子 效 率 的 作 用 研 究 79 以 单 独 的 CEA 启 动 子 荧 光 素 酶 报 告 基 因 载 体 和 带 有 CMV 早 期 转 录 增 强 子 的 重 组 CEA 启 动 子 的 荧 光 头 酶 报 告 基 因 载 体 分 别 转 染 上 述 细 胞 后, 各 个 转 染 细 胞 的 相 对 荧 光 素 酶 活 性 见 图 5 及 表 1 上 述 结 果 显 示, CMV 转 录 增 强 子 能 显 著 提 高 CEA 的 启 动 活 性, 在 CEA 高 表 达 的 人 肠 癌 细 胞 LoV 中 提 高 了 7.46 倍 CEA 中 等 表 达 的 乳 腺 癌 细 胞 MCF7 中 提 高 了 倍 CEA 中 等 表 达 的 肠 癌 细 胞 HT-9 中 提 高 了 3.1 倍 提 高 了 倍 CEA 低 表 达 的 肺 癌 细 胞 A549 中 CEA 低 表 达 的 肠 癌 细 胞 SW60 提 高 了 倍, 但 是 在 Western blot 检 测 中 显 示 CEA 阴 性 的 肠 癌 细 胞 SW480 宫 颈 癌 细 胞 HeLa 与 人 肺 成 纤 维 细 胞 LL47 中 也 分 别 提 高 了 和 4.01 倍 这 说 明 参 考 有 关 文 献 克 隆 的 531 bp 的 CMV 转 录 增 强 子 对 369 bp 的 CEA 转 录 活 性 的 增 强 作 用 与 细 胞 中 CEA 的 表 达 水 平 没 有 相 关 性, 这 一 增 强 作 用 弱 化 了 CEA 启 动 子 的 特 异 性 5d 7400o 3500 E 3000 " 争 出 团 回 g 1500 ~ 1000 EH 由 ω d 500 Fig.5 口 PGL CEA pg L4. 10/CMVenhancer-CEA Celllines Effect of C 岛 1V early t r anscrip tional enha ncer on transcription activity of two recombinant CEA promoters in differen t cell lines The column represents mean relative luciferase units (RLU) from three replicates and the bar represents the s.d Celllines LoVo Table 1 3 讨 论 靶 向 性 是 肿 瘤 基 因 治 疗 一 个 非 常 重 要 的 方 面, 即 在 特 异 性 杀 伤 肿 瘤 细 胞 的 同 时 对 正 常 细 胞 没 有 伤 害 目 前 基 因 治 疗 靶 向 性 研 究 包 括 使 目 的 基 因 靶 向 性 地 在 肿 瘤 细 胞 中 表 达 CEA (carcino-embryonic antigen, CEA) 是 一 种 胚 胎 性 抗 原, 是 人 类 胚 胎 发 育 阶 段 细 胞 合 成 的 正 常 成 分, 在 胚 胎 发 育 后 期 合 成 逐 渐 减 少, 出 生 后 逐 渐 消 失, 或 仅 存 留 极 微 量 中 国 细 学 报 当 正 常 细 胞 转 化 为 肿 瘤 细 胞 时, 这 类 抗 原 重 新 合 成 CEA 在 包 括 肠 癌 胃 癌 肺 癌 乳 癌 等 常 见 肿 瘤 的 多 种 肿 瘤 中 均 有 表 达, 其 启 动 子 亦 被 用 于 靶 向 性 基 因 治 疗 研 究 [ 叫 但 由 于 其 启 动 效 率 低, 限 制 了 其 调 控 的 外 源 基 因 的 表 达 效 率, 从 而 影 响 基 因 治 疗 的 效 果 为 了 解 决 这 一 问 题, Nyati 等 [ 钉 在 CEA 基 因 转 录 起 始 点 上 游 连 接 ~ CEA 转 录 增 强 序 列, 发 现 可 提 高 CEA 启 动 子 的 特 异 性 启 动 效 率 8-30 倍 ; Guo 等 问 将 CEA 启 动 子 置 于 四 个 线 性 串 连 的 核 因 子 KBDNA 结 合 位 点 的 下 游, 将 CEA 的 启 动 效 率 提 高 了 3-8 倍 ; 但 是 与 常 用 的 无 靶 向 性 启 动 子 相 比 启 动 效 率 仍 相 差 较 多 Nettelbeck 等 [ 川 构 建 了 一 个 正 向 自 身 调 节 环 : 单 纯 瘤 痊 病 毒 的 VP 1 6 蛋 白 与 一 种 DNA 损 伤 修 复 所 需 的 DNA 聚 合 酶 的 抑 制 酶 LexA 融 合 形 成 的 融 合 蛋 白 VP-LexA, 由 内 皮 细 胞 特 异 性 启 动 子 vwf 或 胃 肠 道 肿 瘤 特 异 性 表 达 的 SI 基 因 的 启 动 子 启 动 表 达 ; 表 达 的 VP-LexA 蛋 白 结 合 于 七 个 重 复 串 连 位 于 vwf 或 SI 上 游 的 DNA 结 合 位 点 LexA, 有 效 提 高 了 vwf 的 转 录 活 性 3-67 倍 或 SI 的 转 录 活 性 倍, 同 时 保 持 vwf 或 SI 的 细 胞 特 异 性 不 变 Iy 町 等 [ 11] 采 用 两 步 转 录 扩 增 法, 即 前 列 腺 特 异 性 抗 原 (PSA) 启 动 子 启 动 由 一 个 酵 母 转 录 激 活 蛋 白 Ga14 与 两 个 单 纯 殖 痊 病 毒 的 VP16 T r anscrip tion efficiency of two recombinant CEA promoters in different cells pgl4.10/cea pgl4.10/cmvenhancer-cea Folds increase (Relative luciferase unit) (Relative luciferase unit) (pgl4.1 O/CMV enhancer- 士 s. d 士 s.d. CEA versus pgl4. 10/CEA) 土 :t 土 MCF7 HT 士 :t 土 A 土 士 SW60 SW480 Hela LL 土 士 土 :t 土 :t 土 土 The data represent mean relative luciferase units (RLU) from three r e plicates 士 s. d.. 土 s.d 士 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 土 土 土 士 :t 士 土 物 中 国 细 学 报

5 730 蛋 白 融 合 形 成 的 融 合 蛋 白 GAL4-V 凹 的 表 达, 表 达 的 GAL4-VP 转 而 与 位 于 目 的 基 因 上 游 的 五 个 串 连 连 接 的 Ga14 位 点 结 合, 从 而 提 高 了 目 的 基 因 表 达 水 平 6-8 倍 Net t e lbeck 与 Iy 町 等 的 方 法 需 要 构 建 两 个 转 录 调 控 元 件 最 近 有 研 究 报 道 [ 俐, 人 巨 细 胞 病 毒 (Cyωmegalo 咄 咄, CMV) 启 动 子 上 游 的 转 录 增 强 子 能 够 高 效 促 进 一 些 人 细 胞 特 异 性 启 动 子 的 活 性 Gruh 等 (6J 报 道, CMV 早 期 转 录 增 强 序 列 分 别 插 入 到 人 心 纳 素 ( ANF ) 人 心 室 肌 球 蛋 白 轻 链 (MLVv) 和 11 型 肺 泡 上 皮 细 胞 表 面 活 性 蛋 白 (SP- C) 的 启 动 子 的 上 游, 可 在 相 应 的 特 异 性 组 织 细 胞 中 显 著 提 高 这 些 启 动 子 调 控 的 基 因 的 表 达, 幅 度 从 44 倍 至 倍, 而 在 非 特 异 性 组 织 细 胞 中 仅 提 高 7 倍 与 以 往 的 研 究 相 比, CMV 转 录 增 强 子 具 有 结 构 小 容 易 克 隆 体 外 整 合 到 肿 瘤 特 异 性 启 动 子 上 游 比 较 方 便 对 启 动 子 活 性 的 增 强 效 果 最 强 且 能 保 持 启 动 子 的 细 胞 特 异 性 等 特 点 李 富 驯 等 [ 7 J 将 CMV 早 期 转 录 增 强 序 列 与 CEA 启 动 子 重 组, 可 特 异 性 地 在 CEA 阳 性 的 肺 癌 细 胞 A549 中 启 动 自 杀 基 因 的 表 达, 而 在 CEA 阴 性 的 人 支 气 管 上 皮 细 胞 株 16HBE 中 则 没 有 启 动 自 杀 基 因 的 表 达 但 本 研 究 的 结 果 表 明, 参 考 有 关 文 献 克 隆 的 bp 的 CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 369 bp 的 CEA 启 动 子 转 录 效 率 确 实 具 有 极 显 著 的 增 强 作 用, 但 这 一 增 强 作 用 对 CEA 启 动 子 的 特 异 性 却 也 有 明 显 影 响 从 基 因 转 录 调 控 区 的 结 构 来 看, 心 铀 素 (ANF) 基 因 的 5' 区 域 ( bp 至 bp ) 对 ANF 启 动 子 的 活 性 具 有 重 要 作 用 调 节 序 列, 其 中 的 C ArG 结 构 的 活 性 与 是 否 与 心 肌 细 胞 特 异 性 调 节 因 子 形 成 复 合 物 有 关, 糖 ( 肾 上 腺 ) 皮 质 激 素 剌 激 ANF 的 转 录, 而 fo s 与 jun 蛋 白 则 阻 遏 ANF 的 转 录 ( 1 3, 14J 心 室 肌 球 蛋 白 轻 链 (MLVv) 基 因 启 动 子 的 特 异 性 由 两 个 正 向 调 节 序 列 盯 -1a 与 HF-1bIMEF- 一 个 负 向 调 节 序 列 盯 -3 调 控 [ 山, 16J 0 EFI A IYB-1 蛋 白 和 一 个 p30 蛋 白 与 HF - 1a 特 异 性 结 合, 一 个 新 的 C H 辞 指 蛋 白 和 一 个 转 录 因 子 RS 盯 家 族 成 员 MEF 则 与 HF-1bIMEF- 特 异 性 结 合, 从 而 调 控 MLVv 启 动 子 的 细 胞 特 异 性 活 性 E 型 肺 泡 上 皮 细 胞 表 面 活 性 蛋 白 (SP-C) 基 因 转 录 起 始 点 的 5' 上 游 的 30 个 碱 基 对 区 域 与 TNF - α 结 合 后, SP-C 基 因 表 达 受 到 抑 制 ( 1 飞 糖 ( 肾 上 腺 ) 皮 质 激 素 对 SP-C 基 因 表 达 的 具 有 重 要 的 调 控 作 用 (1 8 J 心 铀 素 ( ANF ) 心 室 肌 球 蛋 白 轻 链 (MLVv ) 11 型 肺 泡 上 皮 细 胞 表 面 活 性 蛋 白 (S P- C) 基 因 的 转 录, 即 启 动 子 的 活 性 由 各 自 不 同 的 细 胞 特 异 性 因 子 调 控 研 究 论 文 而 与 这 些 基 因 的 表 达 调 控 有 所 不 同 的 是, 在 人 肠 癌 细 胞 中 CEA 基 因 5 ' 区 域 一 些 位 点 的 甲 基 化 程 度 民 显 降 低 [ l 910], 因 此 CEA 启 动 子 的 活 性 在 一 定 程 度 上 由 其 甲 基 化 状 态 调 控 因 此, 当 由 外 源 ANF MLVv SP-C 启 动 子 控 制 的 外 源 基 因 进 入 相 应 的 特 异 性 组 织 细 胞 中 后, 特 异 性 组 织 细 胞 中 的 相 应 转 录 因 子 与 ANF MLVv SP-C 启 动 子 上 游 的 特 异 调 节 序 列 结 合, 调 节 其 启 动 的 外 源 基 因 的 表 达, 显 示 出 组 织 细 胞 的 特 异 性 而 由 外 源 CEA 启 动 子 控 制 的 外 源 基 因 进 入 肿 瘤 细 胞 或 非 肿 瘤 细 胞 后, 由 于 外 源 CEA 启 动 子 不 像 与 内 源 性 的 CEA 启 动 子 具 有 特 有 的 与 细 胞 类 型 相 对 应 的 特 殊 甲 基 化 状 态, 因 此, 由 外 源 CEA 启 动 子 控 制 的 外 源 基 因 的 表 达 水 平 与 肿 瘤 细 胞 或 非 肿 瘤 细 胞 类 型 中 国 细 学 报 性 肿 瘤 细 胞 内 源 性 CEA 表 达 水 平 没 有 相 关 因 而 CMV 转 录 增 强 子 在 提 高 外 源 CEA 启 动 子 带 动 的 外 源 基 因 的 表 达 水 平 的 同 时 却 无 法 保 持 肿 瘤 细 胞 的 特 异 性 另 外, 从 结 果 中 可 以 看 出, 各 种 细 胞 内 源 性 CEA 的 表 达 与 荧 光 素 酶 报 告 基 因 显 示 的 CEA 启 动 子 的 转 录 启 动 效 率 并 不 完 全 一 致, 这 是 因 为 内 源 性 CEA 的 表 达 是 由 CEA 基 本 启 动 子 (b as al promoter) 序 列 增 强 子 (enhan c er) 和 抑 制 子 ( s ilencer) 序 列 等 的 甲 基 化 ( methylatio n ) 程 度 和 染 色 体 水 平 的 组 蛋 白 乙 酷 化 ( acetylation) 情 况 以 及 转 录 因 子 水 平 等 多 层 次 调 控 的 [l910], 而 本 文 克 隆 的 是 基 本 启 动 子 序 列 出 于 基 因 治 疗 载 体 容 量 构 建 策 略 等 多 种 因 素 考 虑, 目 前 用 作 肿 瘤 基 因 治 疗 靶 向 性 调 控 序 列 的 均 为 CEA 基 本 启 动 子, 其 转 录 启 动 能 力 仅 受 与 该 序 列 结 合 的 转 录 相 关 因 子 水 平 影 响, 所 以 会 表 现 出 与 内 源 性 表 达 水 平 不 完 全 一 致 的 情 况 因 此, 虽 然 有 文 献 报 道 CMV 早 期 转 录 增 强 子 在 A549 和 1 6HBE 细 胞 中 可 以 特 异 性 地 提 高 CEA 启 动 子 的 效 率, 但 本 工 作 在 更 多 的 CEA 阳 性 和 阴 性 细 胞 中 的 研 究 结 果 表 明, 参 考 有 关 文 献 克 隆 的 531 bp 的 CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 369 bp 的 CEA 启 动 子 的 转 录 增 强 作 用 并 不 与 CEA 蛋 白 表 达 平 行, 因 此 该 增 强 作 用 不 具 有 特 异 性 CMV 转 录 增 强 子 在 用 于 CEA 启 动 子 调 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 控 的 CEA 阳 性 肿 瘤 基 因 治 疗 时 应 注 意 其 非 特 异 性 f 用 的 影 响, 包 括 可 能 的 副 作 用 从 改 进 特 异 性 的 角 度 出 发, 可 考 虑 采 用 在 该 组 合 中 引 入 其 它 由 肿 瘤 细 胞 特 异 性 转 录 因 子 结 合 的 序 列 在 增 强 CEA 启 动 子 活 性 中 国 细 学 报 的 同 时 保 持 其 肿 瘤 细 胞 的 特 异 性, 这 一 设 想 需 要 进 一

6 陈 琼 姜 等 CMV 早 期 转 录 增 强 子 对 人 癌 胚 抗 原 启 动 子 效 率 的 作 用 研 究 步 研 究 证 实 参 考 文 献 (References) 王 艳, 李 岩, 崔 刚 癌 胚 抗 原 启 动 子 调 控 的 臼 细 胞 介 索 - / 干 扰 素 融 合 基 因 的 原 核 及 其 核 表 达 载 体 的 构 建 中 华 消 化 杂 志 006; 6(6): Reinblatt M, Pin RH, Fong Y. Carcinoembryonic antigen directed herpes viral oncolys is improves selectivity and activity in colorectal cancer. Surgery 004; 136(3): Li Y, Chen Y, Dilley J, T Arroyo T, Ko D, Working P, et al. 19. Carcinoembryonic antigen-producing cell-specific oncolytic adenovirus, OV798, for colorectal cancer therapy. Mol Cancer Ther 003; (1 0): Nyati MK, Sreekumar A, Li S, Zhang M, Rynkiewicz SD, Chinnaiyan AM, et al. High and s e l ective 巳 x p ress i o n of yeast cytosine deaminase under a carci noembryonic antigen promoter-enhancer. Cancer Res 00; 6(8): Guo X, Evans TR, Somanath S, Armesill a AL, Darling JL, II the transcriptional activity of weak cell type-specific promoters. Gene Therapy 1998; 5: Iyer M, Salazar FB, Wu L, Carey M, Gambhir SS. Bioluminescence imaging of systemic tumor targeting using a prostatespec ific lentiviral vector. Hum Gene Ther 006; 17(1): Day CP, Rau KM, Qiu L, Liu CW, Kuo HP, Xie X, et al. Mutant Bik expression mediated by the enhanced minimal topoisomerase IIalpha promoter selectively suppressed breast tumors in an animal model. Cancer Gene Ther 006; 13(7): McBride K, Robitaille L, Tremblay S, Argentin S, Nemer M. fo 的 un repression of cardiac-specific transcription in quiescent and growth-stimulated myocytes is targeted at a tissuespecific cis element. Mol Cell Biol 1993 ; 13(1): Argentin S, Ardati A, Tremblay S, Lihrmann 1, Robitai lle L, Drouin J, et al. Developmental stage-specifi c regul ati on of atrial natriuretic factor gene transcription in cardiac ce ll s. 如 101 Cell Biol 1994; 14( 1): 中 国 细 学 报 Schatzlein A, et al. In ν itro evaluation of cancer-specific NF- 15 Zou Y,Chien KR. EFIA/YB- I is a component of cardiac HFkappaB-CEA enhancer-promoter system for 5-fluorouracil I A binding activity and positively regulates transcription of prodrug gene therapy in colon cancer cell lines. Br J Cancer the myosin light-chain v gene. Mol Cell Biol 1995; 15(6): 007; 97(6): Gruh 1, Wunderlich S, Winkler M, Schwanke K, Heinke J, 16 Small EM, Krieg PA. Molecul ar regul ation of cardiac chamber- Blomer U, et al. Human CMV immediate-early enhancer: a specific gene expression. Trends Cardiovasc Med 004; 14 usefu l tool to enhance cell -type-specific expression from ( 1): 13-8 lentiviral vectors. J Gene Med 008; 10: Bachurski CJ, Pryhuber GS, G l as s 巳 r SW, Kelly SE, Whitsett JA. 7 李 富 骗, 何 建 行, 邱 源 靶 向 治 疗 肺 癌 双 自 杀 基 因 HSVTKI Tumor necrosis factor - αinhibit s surfactant protein C gene CD 真 核 表 达 载 体 的 构 建 中 国 癌 症 杂 志 007; 17(1): 37- transcription. J Biol Chem 1995; 70(33): Mendelson CR, Boggaram V. Hormonal control of the surfac- 8 Shifera AS, Hardin JA.Factors modulating expr 巳 s sion of Renilla tant system in fe t a 门 un g. Annu Rev Physiol 199 1; 53: luciferase from control plasmids used in luciferase reporter 19 Tran R, Kashmiri SV, Kantor J, Greiner JW, Pestka S, Shively gene assays. Anal Biochem 010; 396(): JE. Correlation of DNA hypomethylation with expression of 9 Hasselbach L, Haase S, Fi scher D, Kolberg HC, Stürzbecher carcinoembryonic antigen in human colon carcinoma cells. HW. Characterisati on of the promoter region of the human Cancer Res 1988; 48(0): DNA-repair gene Rad5 1. Eur J Gynaecol Oncol 005 ; 6(6): 0 Boucher D, Cournoyer D, Stanners CP, Fuks A. Studies on the control of gene expression of the carcinoembryonic antigen 10 Nettelbeck DM, Jér ô m 巳 V, Müller R. A strategy for enhancing fa mily in human ti ssue. Cancer Res 1989; 49(4): 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 物 中 国 细 学 报

7 73 研 究 论 文 Study on the Effect of Human CMV Early Transcriptional Enhancer on Human CEA Promoter Qiong-Jiang Chen 1, Zhen-Yu Jia 1 *, Ping Chen, Qun Wei, Min Zhang 1, Jun-Qiang Chen 1, Xing Zhang 1, Jing-Jia Ye 3, Jiang Ca0 CZh 勾 iang Academy of Medical Sciences, Hangzhou 日, China; Sir Run Run Shaw lnstitute of Clinical Medicine, Zhejiang Univers 仰, Abstract Hangzhou , China; 3Clinical Research Center, nd Affiliated Hospital ofzhejiang University School of Medicine, HangzllOu , China) In order to explore the probability of Cytomegalovirus (CMV) early transcriptional enhancer in targeted gene therapy for carcinoembryonic antigen (CEA) positive cancers, CEA promoter (369 bp) and CMV early transcriptional enhancer (531 bp) were cioned by PCR using genornic DNA of human colon carcinoma SW60 cells and pcdna3. 1 (+) plasrnid as template, respectively according to literatures. CEA promoter and CMV early transcriptional enhancer were subcioned into luciferase reporter vector pgl4.1 0 to obtain pgl4.1 O-CEA and pgl C 岛 1V-CEA, and co-transfected with transfection-efficiency normalization vector pgl4.74 into CEA-positive human 中 国 细 学 报 colon carcinoma Lo Vo, HT-9, SW60, lung carcinoma A549 cells, breast carcinoma MCF7 cells and CEA-negative colon carcinoma SW480 cells, cervix carcinoma HeLa cells and lung fibroblast LL47 cells. The transcription initiation efficiencies of CEA promoter in these cells were analyzed by Dual Luciferase Assay system and relative luciferase unit (RLU) was used to evaluate the expression efficiency. The results showed that CMV early transcriptional enhancer up-regulated CEA promoter transcriptional acti vity significantly by 7.46 to folds in the above CEA-positive cancer cells, however, it also up-regulated CEA promoter transcriptional activity in CEA-negative Hela and fibroblast cells by 4.01 to folds. Therefore, the above CMV enhancer can greatly up-regulate CEA promoter transcriptional acti vity, but may attenuate the specificity of CEA promoter. The side effect of the nonspecificity of CEA promoter with CMV early transcriptional enhancer should be considered for targeted gene therapy of CEApositive cancer. Combination of other ways such as tissue-specific transcription factor-binding sites in the upstream regulatory region are needed for maintaining the specificity of CEA promoter when utilizing CMV early transcriptional enhancer in targeted gene therapy of CEA-positive cancer. Key words cell specific promoter; carcino-embryonic-antigen (CEA) promoter; cytomegalovirus (CMV) early transcriptional enhancer; cancer gene-therapy Received: May 7, 010 Accepted: September 7, 010 This work was supported by the Foundation of Department of Science & Technology of Zhejiang Province(No.008FI09) and Foundation of Public Health of Zhejiang Province(No.007 A086) *Corresponding author. Tel: ; zhenyuji a@ yahoo.com 学 报 中 国 细 学 报 中 国 细 胞 生 物 中 国 细 学 报

<4D6963726F736F667420576F7264202D20B2CCA3BA4542B2A1B6BE52746120496747BFB9CCE5D3EBB1C7D1CAB0A9B7D6C6DAB5C4B9D8CFB52E646F63>

<4D6963726F736F667420576F7264202D20B2CCA3BA4542B2A1B6BE52746120496747BFB9CCE5D3EBB1C7D1CAB0A9B7D6C6DAB5C4B9D8CFB52E646F63> EB 病 毒 Rta/IgG 抗 体 与 鼻 咽 癌 分 期 的 关 系 蔡 永 林, 郑 裕 明, 成 积 儒, 李 军, 莫 永 坤, 钟 青 燕 ( 广 西 梧 州 市 红 十 字 会 医 院, 梧 州 市 肿 瘤 防 治 研 究 所, 广 西 梧 州 543002) 摘 要 : 目 的 探 讨 EB 病 毒 Rta/IgG 抗 体 与 鼻 咽 癌 临 床 分 期 的 关 系 方 法 用 酶

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