EGCG单用/与CAR-T疗法联合应用对Raji细胞杀伤、THP-1细胞炎症因子mRNA表达抑制作用

2023-09-02 07:47史甲儒姜淇耀罗志强于国华王建勋
山东医药 2023年24期
关键词:孔板培养箱淋巴瘤

史甲儒,姜淇耀,罗志强,2,于国华,王建勋,3

1 北京中医药大学生命科学学院,北京 102488;2 中国中医科学院中药资源中心道地药材国家重点实验室;3 深圳北京中医药大学研究院细胞与基因治疗研究所

Burkitt's 淋巴瘤是一种高侵袭性的B 细胞淋巴瘤,其增殖能力强,且临床进展迅速[1],治疗手段主要以化疗为主。但临床上仍有部分难治性Burkitt's淋巴瘤出现,目前暂无有效的治疗方案[2]。Raji 细胞即淋巴瘤细胞,是第一个人类造血系统的连续传代细胞,为B 细胞起源,源自一位11 岁黑人男孩的左上颌骨的Burkitt's 淋巴瘤。嵌合抗原受体T 细胞疗法(CAR-T 疗法)是将自体或异体T 细胞在体外通过基因工程改造,经过体外扩增后回输患者体内,达到精准、高效杀伤肿瘤细胞的效果[3-5]。CAR-T 疗法已广泛应用于临床恶性血液肿瘤治疗,但仍然存在一些缺陷,包括细胞因子释放综合征(CRS)、神经毒性综合征等不良反应,患者血清炎症蛋白和细胞因子水平升高,且会因体内持续时间不足而导致肿瘤复发[6-11]。表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶中含量最高的多酚类物质,具有抗氧化应激、抑制炎症、神经保护等功效[12-13]。近年来,EGCG 的抗肿瘤活性逐渐被重视,它可以通过影响细胞周期和细胞凋亡途径的信号分子,来遏制肿瘤的产生和发展,并且可以增强其他抗肿瘤药物的活性,逆转肿瘤耐药性,降低肿瘤复发率[14]。本研究观察了EGCG 辅助CAR-T 疗法对Raji 细胞杀伤作用,以及炎症因子表达抑制的作用,旨在为提高CAR-T 疗法的治疗效果提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 细胞株及药物 Raji 细胞(人Burkitt's 淋巴瘤细胞)来源于美国模式菌种收集中心(ATCC),CAR-T由本实验室人员自己制备。均于37 ℃、5%CO2细胞培养箱中无菌培养。本研究获得北京中医药医学与实验动物伦理委员会审理与批准,审批号为2022BZYLL0102。EGCG(上海源叶生物科技有限公司,批号:C07J8Y39406)。

1.2 主要试剂及仪器 RPMI1640 细胞培养基、AIMV 细胞培养基、澳洲胎牛血清、磷酸缓冲盐(PBS)溶液、青霉素—链霉素(P/S)混合双抗溶液、台盼蓝(Gibco 公司);OKT3 单克隆抗体、白介素2 蛋白(义翘神州);无水乙醇(北京伊诺凯科技有限公司);PE Mouse Anti-Human c-Myc 抗体(Invitrogen);羧基荧光素二乙酸酯琥珀酰亚胺酯(CFSE);淋巴细胞分离液(Stemcell);PrestoBlue™细胞活力检测试剂(赛默飞世尔科技公司);RNA 提取试剂盒(南京诺唯赞生物科技股份有限公司);Annexin V(金普来);Evo M-MLV 反转录试剂盒(艾科瑞生物工程有限公司);Taq Pro Universal SYBR qPCR 预混液(南京诺唯赞生物科技股份有限公司);CytoFLEX 流式细胞仪(贝克曼库尔特公司);超微量紫外分光光度计、自动细胞计数仪(赛默飞世尔科技公司);多功能酶标仪(Molecular Devices 公司);小型台式高速冷冻离心机、台式高速冷冻离心机(艾本德公司);细胞培养箱(艺思高)。

1.3 EGCG 对CAR-T 活力、耗竭的影响观察 ①CAR-T 活力:采用PrestoBlue 法。取对数生长期的CAR-T,按4×104个/200 μL 接种于96 孔板,共4 组,每组6 个复孔,将EGCG 溶液稀释至不同浓度并加入各组细胞中,每孔20 μL,使其终浓度分别为0 μmol/L(对照组)、10 μmol/L(低剂量组)、50 μmol/L(中剂量组)、100 μmol/L(高剂量组)。将细胞放入37 ℃、5%CO2培养箱中继续培养24 h,后取出96 孔板,每孔加入10 μL 的Presto Blue 试剂,再将细胞放入细胞培养箱中。30 min 后,将96 孔板取出,使用多功能酶标仪检测,设置激发波长560 nm,发射波长为590 nm,读取各孔的荧光强度(FI 值)。按照以下公式计算细胞活力:细胞相对活力(%)=FI样品/FI 对照×100%。 ②CAR-T 耗竭:将100 μmol/mL 的EGCG 处理CAR-T 24 h(EGCG 组),对照组为未处理的CAR-T,分别提取两组细胞的总RNA,并通过反转录收获cDNA,使用实时荧光定量PCR 仪进行定量PCR 反应,用2-ΔΔCT方法计算ID-3、TOX mRNA 相对表达量,以评价CAR-T 耗竭,其表达下调标志者CAR-T耗竭减缓。

1.4 EGCG 对Raji 细胞活力、增殖能力的影响观察 ①PrestoBlue 法:取对数生长期的Raji 细胞,按4×104个/200 μL 接种于96 孔板,共4 组,每组6 个复孔,将EGCG 溶液稀释至不同浓度,按分组加入各组细胞中,每孔20 μL,使其终浓度分别为0 μmol/L(对照组)、10 μmol/L(低剂量组)、50 μmol/L(中剂量组)、100 μmol/L(高剂量组)。将细胞放入37 ℃、5%CO2培养箱中继续培养24 h,后取出96 孔板,每孔加入10 μL 的PrestoBlue 试剂,再将细胞放入细胞培养箱中。30 min后,将96孔板取出,使用多功能酶标仪检测,设置激发波长560 nm,发射波长为590 nm,读取各孔的荧光强度(FI 值)。按照以下公式计算细胞活力:细胞相对活力(%)=FI 样品/FI 对照×100%。②实时荧光定量PCR:用羧基荧光素二乙酸酯琥珀酰亚胺酯(CFSE)标记Raji 细胞,然后用100 μmol/mL 的EGCG 处理标记的Raji 细胞24 h(EGCG 组),对照组为未经EGCG 处理的Raji 细胞,通过流式细胞仪监测,以FITC 信号强度来反应Raji细胞增殖能力,平均信号越强,则细胞增殖越弱。③AKT、ERK、PI3K、STAT3 mRNA:将100 μmol/mL 的EGCG 处理CAR-T 24 h(EGCG 组),对照组为未处理的CAR-T,分别提取两组细胞的总RNA,并通过反转录收获cDNA,使用实时荧光定量PCR 仪进行定量PCR 反应,用2-ΔΔCT方法计算AKT、ERK、PI3K、STAT3 mRNA 的相对表达量,以评价Raji细胞增殖,下调标志Raji细胞增殖受抑制。

1.5 EGCG 对CAR-T 杀伤Raji 细胞能力、效率的影响观察 ①杀伤Raji 细胞能力:采用荧光素酶化学发光法。取对数生长期的Raji细胞,按4×104/100 μL接种于96 孔板中,并分为4 组。对照组加入AIMV培养基和PBS,Raji + CAR-T 组加入CAR-T 和PBS,Raji + EGCG 组加入AIMV 培养基和EGCG 溶液,Ra‑ji + CAR-T + EGCG 组加入CAR-T 和EGCG 溶液,使各孔总体积为200 μL,其中CAR-T + Raji 组和CART + EGCG + Raji 组中效靶比为1︰1,EGCG + Raji 组和CAR-T + EGCG + Raji 组中EGCG 的终浓度为100 μmol/mL。放入细胞培养箱中,37 ℃、5%CO2条件下培养24 h。向各分组的每孔加入20 μL 的Bright-Lumi™萤火虫萤光素酶检测试剂,反应5 min后,选择化学发光检测模块,检测各分组孔中的光度值(RLU)。按照以下公式计算Raji 细胞活力,细胞相对活力(%)=(RLU样品/RLU对照)×100%,用于反应CAR-T 杀伤Raji 细胞的能力。②杀伤Raji 细胞效率:采用Annexin V-FITC 染色法。取对数生长期的Raji 细胞作为靶细胞,以每孔8×104个/100 μL 细胞接种于96 孔板中,并分为Raji 组(对照组)、Raji +EGCG 组、Raji + CAR-T 组、Raji + CAR-T + EGCG组。向各组细胞中分别加入相应的CAR-T(8×104个/100 μL)和EGCG(100 μmol/mL),培养12 h 后,将孔板中的细胞取出后洗涤收集,每个样本中加入45 μL 结合缓冲液、2.5 μL 的Annexin V-FITC 染色试剂和2.5 μL 的Anti-Human CD3-APC 染色试剂,孵育30 min 后,终止染色并使用流式细胞仪检测FITC 信号的凋亡细胞,并按以下公式进行计算杀伤效率:S=(D/Z-ND/NZ)×100%,公式中S 为杀伤效率,D 为杀伤组凋亡靶细胞数,Z 为杀伤组靶细胞总数,ND 对照组凋亡靶细胞数,NZ 为对照组靶细胞总数。

1.6 EGCG 对THP-1 细胞炎症因子mRNA 表达的影响观察 取对数生长期的人单核细胞白血病细胞(THP-1细胞),以每孔5×105个/mL细胞接种于12孔板中,豆蔻酰佛波醇乙酯(PMA,终浓度100 ng/mL)诱导细胞贴壁,24 h 后,分为对照组、模型组和EGCG 组,其中模型组和EGCG 组加入LPS(终浓度1 μg/mL)诱导炎症模型,同时EGCG 组加入EGCG(浓度为100 μmol/mL)干预,对照组不予处理。放入细胞培养箱中,37 ℃、5%CO2条件下培养24 h,收集细胞用于qPCR 检测。以细胞内多种炎症因子如TNF-α、IL-6、IL-8 等显著升高(P<0.05)作为模型成功标准。收集对照组、模型组和EGCG 组的THP-1细胞,分别提取3组细胞的总RNA,并通过反转录收获cDNA,使用实时荧光定量PCR 仪进行定量PCR反应。 用2-ΔΔCT方法计算COX-2、IL-6、IL-8、TNF-α mRNA 的相对表达量(设对照组数据为1,EGCG 组和模型组为两组除以对照组所得的相对数据)。

1.7 统计学方法 采用Prism Graph Pad 8 统计软件。符合正态分布的计量资料以±s表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组CAR-T 活力、耗竭情况比较 低剂量组、中剂量组、高剂量组、对照组CAR-T 活力分别为102.18 ± 3.18、103.68 ± 1.44、107.51 ± 2.29、100.00 ± 2.27,中剂量组、高剂量组分别与对照组比较,低剂量组、中剂量组分别与高剂量组比较,P均<0.05。EGCG 组、对照组ID-3 mRNA 相对表达量分别为0.030 ± 0.06、1,TOX mRNA 相对表达量分别为0.062 ± 0.21、1,两组比较,P均<0.05。

2.2 各组Raji 细胞活力、增殖能力比较 低剂量组、中剂量组、高剂量组、对照组Raji 细胞活力分别为95.01 ± 9.69、91.97 ± 8.68、54.48 ± 15.13、100.00 ± 6.91,高剂量组分别与对照组比较,低剂量组、中剂量组分别与高剂量组比较,P均<0.05。EGCG 组、对照组FITC 信号荧光强度分别为166 543、2 477,两组比较,P<0.05。EGCG 组Raji 细胞AKT、ERK、PI3K、STAT3 mRNA 相对表达量分别为0.24 ± 0.12、0.59 ± 0.18、0.26 ± 0.09、0.23 ± 0.09,对照组分别为1、1、1、1,两组比较,P均<0.05。

2.3 各组CAR-T 杀伤Raji 细胞能力、效率比较 Raji + CAR-T + EGCG 组、Raji + EGCG 组、Raji+ CAR-T 组、对照组细胞相对活力分别为52.93 ±4.61、91.67 ± 6.79、51.26 ± 2.61、100.00 ± 5.45,对照组与其余3 组比较,Raji + CAR-T + EGCG 组、Raji + EGCG 组比较,P均<0.05。Raji + CAR-T 组、Raji + EGCG 组、Raji + CAR-T + EGCG 组的杀伤效率分别为10.29%、16.21%、16.65%,对照组与其余3 组比较,Raji + CAR-T 组、Raji + CAR-T + EGCG 组比较,P均<0.05。

2.4 两组THP-1 细胞炎症因子mRNA 表达比较两组THP-1细胞COX-2、IL-6、IL-8、TNF-α mRNA相对表达量比较见表1。

表1 两组THP-1细胞COX-2、IL-6、IL-8、TNF-α mRNA相对表达量比较(± s)

表1 两组THP-1细胞COX-2、IL-6、IL-8、TNF-α mRNA相对表达量比较(± s)

注:与对照组比较,#P<0.05;与模型组比较,*P<0.05。

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3 讨论

Burkitt's 淋巴瘤是一种高侵袭性的B 细胞淋巴瘤,具有生发中心表型,几乎普遍存在myc癌基因易位到增强子,且增殖能力越强(增殖指数大于95%),临床进展迅速。在美国,Burkitt's 淋巴瘤约占儿童非霍奇金淋巴瘤病例的40%,其总发病率为每年2.5 例/100 万人,且男性高于女性[15-16]。Burkitt's 淋巴瘤最常见的原发性疾病部位是腹部和淋巴组织[17],其治疗手段和弥漫性大B 细胞淋巴瘤的治疗方法基本相同,主要以化疗为主,如R-CHOP、高剂量甲氨蝶呤和阿糖胞苷等。虽然上述方案取得了较好的治疗效果,但临床上仍有10%~15%的难治性/复发性病例出现,目前暂无有效的治疗方案,亟需新的治疗手段[18]。随着CAR-T 疗法的技术逐渐成熟,探索其在治疗难治性/复发性Burkitt's 淋巴瘤方面的应用具有重要的意义[19]。Raji 细胞是由R. J. V.Pulvertaft 在1963 年从一位患有Burkitt's 淋巴瘤的11 岁黑人男孩左上颌骨中取样建系,本实验中通过研究Raji细胞来验证CAR-T 及EGCG 对淋巴瘤的治疗作用。

CAR-T 疗法是一种能够精准、快速、高效,且有可能治愈癌症的新型肿瘤免疫治疗方法,尤其是针对靶向CD19 的CAR-T,在治疗白血病、非霍奇金淋巴瘤和多发性骨髓瘤中具有良好的效果[20]。然而CAR-T 疗法作为一项新兴的技术,目前尚存诸多问题亟待解决,主要包括治疗过程中出现的CRS 等毒副作用,其主要原因是CAR-T 回输后,与机体的其他免疫细胞一同释放IL-6、IL-8、IL-10、粒细胞巨噬细胞刺激因子等细胞炎症因子[21-22]。还包括CAR-T耗竭造成的肿瘤复发,也是临床治疗中面临的难题。相关研究[23]指出,T 细胞长期处于炎性环境,是导致其耗竭的主要原因。研究人员尝试通过其他途径实现CAR-T 治疗的可调控,已有相关团队报道以白藜芦醇[24]、synNotch 受体[25]等方法调控CAR-T 功能。EGCG 作为绿茶中最主要的儿茶素类成分,具有多种生物学活性和药理学特性。EGCG 不仅具有强大的抗氧化和抗炎作用,还能够抑制肿瘤生长、预防心血管疾病、保护神经系统健康等多种作用。因此,我们使用EGCG 辅助CAR-T治疗,以期提升其治疗效果以及安全性。

本实验结果表明,在EGCG 处理24 h 后,100 μmol/L 处理的CAR-T 相对活力高于其他分组,表明该浓度下EGCG 对CAR-T增殖有一定的促进作用,且高于低、中剂量。而相同剂量下,Raji 细胞的相对活力显著降低,表明高剂量EGCG 抑制Raji 细胞增殖,且抑制能力与EGCG 剂量相关。CFSE 检测结果中,EGCG 组信号峰相较于对照组明显右移,表明EGCG 处理24 h 后,Raji 细胞的增殖能力被抑制,低于未处理细胞。随后我们通过两种方法对CAR-T以及EGCG 杀伤靶细胞Raji 的能力进行评估,首先是荧光素酶化学发光法,结果以Raji 细胞的相对活力表现,相较于对照组,各组相对活力均有下降,且Raji + CAR-T 组和Raji + CAR-T + EGCG 组下降更为显著,但这两组之间并无显著性差异;其次是An‑nexin V-FITC 染色法,结果以Raji 细胞凋亡水平表明,其中Raji + CAR-T + EGCG 组凋亡比率高于其他组,表明CAR-T与EGCG 联合使用时杀伤效率更高。我们探究了EGCG 在mRNA 水平调控CAR-T 和Raji细胞的机制,以GAPDH 作为内参,结果表明在CART 中EGCG 可以下调ID-3 和TOX mRNA 表达水平。其中TOX 由T 细胞受体高抗原刺激诱导,是T 细胞功能障碍和慢性感染期间耗竭T细胞维持的关键因素[26],T 细胞耗竭是由于长期暴露与同源抗原减弱了T 细胞的效应能力,限制其治疗潜力[27-28]。而ID3则被证实其下调可以预防或延迟CAR-T 功能障碍[29],这提示我们EGCG 可能通过对ID3 和TOX 的调控作用延缓CAR-T 的耗竭。而在Raji 细胞中,EGCG 下调AKT、PI3K、ERK 和STAT3的表达,PI3K/AKT 信号通路在调控细胞生存、生长和增殖中发挥重要作用[30-31],RAF-MEK-ERK 级联在细胞增殖和生存的调控中起核心作用[32-33],而STAT3 在肿瘤生态系统的肿瘤细胞和非肿瘤细胞中均广泛高度激活[34-36]。结果提示,EGCG 可能通过调控以上基因,抑制肿瘤细胞的增殖。最后,针对CAR-T 疗法过程中出现的不良反应,如CRS和神经毒性与接受CART 治疗患者血清中高水平的炎症蛋白和细胞因子有关[37-38],而目前的治疗策略也侧重于抑制炎症相关因子来减少整体炎症反应[39]。我们通过THP-1细胞构建了炎症模型,使模型组中多种炎症因子表达水平相较对照组显著提高,而EGCG组中COX-2、IL-6、IL-8、TNF-α mRNA 表达较模型组显著下调,表明EGCG 可能通过下调COX-2、IL-6、IL-8 和TNF-α,以缓解CAR-T治疗过程中产生的CRS等不良反应。

总之,EGCG 不仅可以提升CAR-T 活力,并减缓其耗竭,同时在不影响CAR-T 杀伤能力和效率的前提下,抑制Raji 细胞增殖及多种炎症因子表达。EGCG 提升了CAR-T 疗法的治疗效果以及安全性,二者联合使用具有较高的应用前景。

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