国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

纳米材料对血液免疫功能细胞的作用及其在白血病免疫治疗中的新方法研究

中国医学科学院基础医学研究所 许海燕 教授


人工设计合靶向凋亡细胞的多肽探针及其应用研究

细胞凋亡是最常见的一种细胞程序性死亡的方式,不仅在生长发育等生理过程中发挥着重要作用,同时更与许多疾病的发生、发展以及治疗过程息息相关。有研究表明,在癌症治疗过程中,化疗和放疗会引起肿瘤组织中细胞凋亡的明显增加,这种由治疗诱导的凋亡可以作为评价肿瘤治疗效果的一个重要指标。因此,凋亡探针的研发及其在细胞凋亡成像中的应用研究将为肿瘤等多种疾病的研究和治疗提供重要的新技术和新方法。目前在体外凋亡成像中应用的是annexin v以及caspase的抗体。对于体内成像的研究,主要是对现有体外探针进行修饰、改进。但是,由于annexin v等大分子蛋白在体内清除速率较慢,导致其信噪比较低,难以应用到临床。

相对于上述蛋白分子类探针,化学合成多肽分子具有独特的优势,包括成本低廉、序列可控性强、免疫原性低、机体清除速率高、信噪比高等。我们设计并合成了一种靶向凋亡细胞的多肽P17,该多肽在多种白血病细胞和实体肿瘤细胞以及大鼠心肌细胞的凋亡模型中均表现出对凋亡细胞的强结合力(图1)。在TRAIL诱导Jurkat细胞凋亡模型中,与标准凋亡试剂annexin v的共染确认了P17强结合的细胞为凋亡细胞;通过改变细胞凋亡程度和P17剂量进一步确认了P17与凋亡之间的相关性(图2)。采用pull-down实验联合质谱分析初步确定了P17的结合靶蛋白为heat shock protein 60 (HSP60)(图3)。在化疗药诱导BALB/c小鼠4T1肿瘤凋亡模型中,P17经尾静脉注射后,将肿瘤组织取出,在Xenogen IVIS Spaectrum活体成像系统中进行成像,可见明显荧光信号。通过与TUNEL共染,可见P17结合的组织区域为凋亡区域。

通过免疫共沉淀和质谱分析,确定了P17是通过与凋亡细胞内的HSP60结合,在体外展现出良好的结合凋亡细胞的能力,在体内则具备标识凋亡区域的潜力。

该部分研究结果被2015年美国癌症研究协会年会(AACR Annual Meeting 2015)接收,在会议上做了Poster展示(图5),收到积极的反馈;同时该研究成果正在投稿中。


图1 多肽P17在多种细胞凋亡模型上均展现出很强的结合凋亡细胞的能力。


图2 与多肽P17强结合的细胞为凋亡细胞,其结合量主要又其凋亡程度决定。


图3 通过pull-down的实验方法得到P17结合靶蛋白的电泳条带,通过质谱分析,得到P17结合靶蛋白为heat shock protein 60,并通过与HSP60抗体共染对该结果进行了验证。


图4 P17在环磷酰胺诱导小鼠4T1肿瘤凋亡模型中,展现出结合肿瘤组织中凋亡细胞的能力。


图5 该部分结果在AACR Annual Meeting 2015上做了海报展示。