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      RIP1缺失或突變減弱MLL-AF9白血病細(xì)胞致病能力

      2019-12-13 08:26:27徐兆豐蔣鈺玉靳羽嘉李靜

      徐兆豐 蔣鈺玉 靳羽嘉 李靜

      摘 要: 通過克隆形成能力實(shí)驗(yàn)以及體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)敲除小鼠MLL-AF9細(xì)胞中的受體結(jié)合蛋白1(RIP1)基因后,相對(duì)于WT MLL-AF9細(xì)胞,其克隆形成能力明顯減弱,移植后小鼠生存時(shí)間延長(zhǎng)了3倍以上.在組織切片觀察中,WT MLL-AF9細(xì)胞移植小鼠出現(xiàn)明顯白血病發(fā)病特征,而RIP1-/-MLL-AF9細(xì)胞移植小鼠的切片顯示正常.當(dāng)將RIP1中的激酶活性位點(diǎn)突變后,相對(duì)于WT MLL-AF9細(xì)胞,在移植實(shí)驗(yàn)中小鼠生存時(shí)間明顯延長(zhǎng).對(duì)病發(fā)小鼠的脾臟細(xì)胞流式分析結(jié)果表明:激酶活性位點(diǎn)突變后致病能力明顯減弱,提示RIP1基因的缺失會(huì)導(dǎo)致MLL-AF9致病能力減弱.

      關(guān)鍵詞: 受體結(jié)合蛋白1(RIP1); MLL-AF9; 克隆形成; 生存時(shí)間; 激酶活性

      中圖分類號(hào): R 733.71 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A ?文章編號(hào): 1000-5137(2019)05-0495-08

      Abstract: In this article,by using the clonality assay and transplantation experiments in vivo,we found that the MLL-AF9 cells knocked out receptor-interating protein 1(RIP1) gene showed more weaken clonality,comparing with WT MLL-AF9 cells,and the survival experiments show the survival time of RIP1-/-(MLL-AF9) mice is extended more 3 times than WT MLL-AF9 mice after transplantation.The morphology of leukemia is observed in WT MLL-AF9 cells transplanted mices tissue sections,while the sections of RIP1-/-MLL-AF9 cells are normal.When we mutate the kinase active sites in RIP1,the survival time of these mice is longer than the mice transplanted with WT MLL-AF9 cells.In the flow cytometry analysis of spleen cells of diseased mice,we found the mutations in the kinase active sites showed a significant decrease of pathogenicity.It is suggested that the deletion of the RIP1 gene leads to a decrease in the pathogenic ability of MLL-AF9 cells.

      Key words: Receptor-Interacting Protein 1 (RIP1); MLL-AF9; clonality; survival time; kinase activity

      0 引 言

      急性髓系白血?。ˋML)是一種侵襲性造血系統(tǒng)惡性腫瘤,其發(fā)病率與年齡相關(guān),且老年患者占有較高的比例.在老年AML患者中,其病情不僅更加復(fù)雜,而且治療效果差[1].現(xiàn)階段針對(duì)AML的治療方案仍以聯(lián)合化療為主.該方案雖能使大部分患者病情達(dá)到完全緩解,但也極易出現(xiàn)愈后復(fù)發(fā)的情況,因此尋找一條更加有效的白血病治療途徑是當(dāng)前血液病研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要任務(wù).AML治療的難點(diǎn)在于靜息下的白血病干細(xì)胞(LSCs)對(duì)于化療藥物具有耐藥性且能夠逃逸免疫系統(tǒng)的監(jiān)察[2-3].同時(shí)在細(xì)胞數(shù)量極少的情況下,LSCs具有自我更新和重建白血病的能力[4],因此治療的重點(diǎn)應(yīng)是有效清除患者體內(nèi)的LSCs.

      BINDER等[5]通過對(duì)LSCs的研究發(fā)現(xiàn):由腫瘤壞死因子α(TNF-α)介導(dǎo)的程序性壞死在AML細(xì)胞中被激活但并不發(fā)生壞死.受體結(jié)合蛋白1(RIP1) 在細(xì)胞凋亡程序性壞死、細(xì)胞存活中具有重要的調(diào)控作用,是該通路中的關(guān)鍵因子[6-8].在肺癌研究中,RIP1基因的表達(dá)與正常細(xì)胞相比明顯增高,并且增高程度與癌癥的惡性程度正相關(guān)[9].研究結(jié)果也表明:RIP1能調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)[10-11],而NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)在癌癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著作用[12-15].在AML細(xì)胞中抑制NF-κB信號(hào)通路的激活能夠促進(jìn)細(xì)胞的死亡[16].而抑制RIP1基因的表達(dá)在神經(jīng)損傷等疾病治療中已有過運(yùn)用[17-18],尚未發(fā)現(xiàn)有明顯的副作用.

      本文作者通過克隆形成能力實(shí)驗(yàn)以及細(xì)胞體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)探究了RIP1基因缺失或突變對(duì)MLL-AF9細(xì)胞致病能力的影響.結(jié)果顯示,當(dāng)MLL-AF9細(xì)胞中RIP1基因缺失后與WT MLL-AF9細(xì)胞相比,白血病干細(xì)胞集落數(shù)明顯減少,移植后小鼠生存時(shí)間明顯延長(zhǎng),在脾臟等組織切片中出現(xiàn)白血病浸潤(rùn)的情況更少.因此可以得出結(jié)論:RIP1基因缺失或突變會(huì)減弱MLL-AF9細(xì)胞致病能力.

      1 材料與方法

      1.1 實(shí)驗(yàn)材料

      細(xì)胞株及培養(yǎng)基:RIP1-/-MLL-AF9細(xì)胞、WT MLL-AF9細(xì)胞、Phoenix-Eco包裝細(xì)胞,以及K45A,K377R,RIP1質(zhì)粒由洛約拉大學(xué)醫(yī)學(xué)中心提供;血清使用澳大利亞Gibco公司的胎牛血清;Roswell Park Memorial Institute-1640(RMPI-1640)培養(yǎng)基和磷酸鹽緩沖液(PBS)購自于Hyclone公司;細(xì)胞因子SCF,IL-6,IL-3購自PeproTech公司;不同型號(hào)細(xì)胞培養(yǎng)皿購自Corning公司;8周齡清潔級(jí)C57雄性小鼠購自上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司;脾臟組織切片委托蘇州西山中科實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司制備.

      1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

      臺(tái)盼藍(lán)染液購自Sigma公司;紅細(xì)胞(RBC)裂解液購自eBioscience公司;甲基纖維素培養(yǎng)基購自STEMCELL Technologies公司;4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))多聚甲醛溶液購自北京賽馳生物科技有限公司.

      其他試劑、化學(xué)試劑均使用實(shí)驗(yàn)室常用試劑.

      1.3 實(shí)驗(yàn)方法

      1.3.1 細(xì)胞復(fù)蘇及培養(yǎng)

      細(xì)胞的凍存與復(fù)蘇遵循“慢凍速溶”的原則.細(xì)胞的完全培養(yǎng)基配方為:胎牛血清(FBS) 100 μL·mL-1,SCF 100 ng·mL-1,IL-6 50 ng·mL-1,IL-3 20 ng·mL-1,以RMPI-1640為體系中的溶劑.懸浮細(xì)胞培養(yǎng)體系體積為3 mL,每隔24 h傳代,控制傳代時(shí)細(xì)胞濃度為1.0×106~1.5×106 mL-1.

      1.3.2 克隆形成能力實(shí)驗(yàn)

      將細(xì)胞接種于甲基纖維素培養(yǎng)基中,細(xì)胞濃度為1000 mL-1,每組細(xì)胞設(shè)置3個(gè)平行樣,在37 ℃,5%(體積分?jǐn)?shù))CO2恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)5 d 后,于顯微鏡下計(jì)數(shù)細(xì)胞數(shù)量大于等于50的集落數(shù),并記錄.

      1.3.3 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)

      將8周齡C57小鼠半致死輻照后進(jìn)行尾靜脈注射,每只小鼠注射2×104個(gè)白血病干細(xì)胞和2×105個(gè)支持細(xì)胞,支持細(xì)胞取自正常的8周齡C57小鼠.在輻照前2 d及輻照后2周內(nèi)給小鼠喂食含抗生素的飲用水,防止因輻照后免疫系統(tǒng)缺陷造成小鼠感染病菌死亡,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響.細(xì)胞移植后觀察小鼠生存狀態(tài),記錄小鼠存活時(shí)間.

      1.3.4 組織切片

      待小鼠發(fā)病死亡后立即進(jìn)行解剖,取出其肝臟、脾臟組織于4%(體積分?jǐn)?shù))多聚甲醛溶液中固定,將固定的組織委托蘇州中山生物有限公司制備組織切片.

      1.3.5 逆病毒轉(zhuǎn)染細(xì)胞

      鋪板:在直徑為6 cm培養(yǎng)皿中接種3×106個(gè)Phoenix-ECO細(xì)胞,加入4 mL含10% (體積分?jǐn)?shù))FBS的Dulbeccos Modified Eagle Medium (DMEM)培養(yǎng)基于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)21 h后,將原培養(yǎng)液吸除,加入4 mL含13%(體積分?jǐn)?shù))FBS的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng),條件同上.

      轉(zhuǎn)染:待細(xì)胞培養(yǎng)3 h后,于5 mL離心管中配置1 mL含500 μL 2×HEPES-buffered Saline(HBS),61 μL物質(zhì)的量濃度為2 mol·L-1的Ca2+溶液,21 μg質(zhì)粒,及無菌水的混合液,加入到培養(yǎng)體系中,并加入2 μL 物質(zhì)的量濃度為25 μmol·L-1的氯喹混合均勻,置于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng).

      換液:培養(yǎng)12 h 后吸去培養(yǎng)液,并用PBS漂洗一遍,加入2 mL含10% FBS的DMEM培養(yǎng)基于37 ℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)12 h 后換入新鮮的2 mL含10% FBS的DMEM培養(yǎng)基,然后將細(xì)胞置于32 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng).

      收集病毒:待培養(yǎng)24 h 后收集培養(yǎng)上清于4 ℃ 保存,再加入相同的培養(yǎng)基繼續(xù)于 32 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),24 h 后再次收集上清,將2次上清集中,并用孔徑(直徑)為0.45 μm的針頭過濾器過濾.

      轉(zhuǎn)染:在1 mL 病毒上清中加入2×106個(gè)RIP1-/-MLL-AF9細(xì)胞,再加入6 μg polybrene助染,在32 ℃下,2500 r·min-1離心4 h后收集細(xì)胞培養(yǎng).

      純化:培養(yǎng)幾代后利用流式細(xì)胞分選儀分選出有綠色熒光蛋白(GFP+)信號(hào)的細(xì)胞繼續(xù)培養(yǎng),細(xì)胞陽性率在98%以上,即可用于實(shí)驗(yàn).

      2 結(jié)果與分析

      2.1 體外克隆形成實(shí)驗(yàn)

      首先需要確認(rèn)RIP1基因敲除后,在體外條件下,是否對(duì)白血病細(xì)胞的克隆形成能力有影響.通過克隆形成實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果如圖1所示.由圖1可知:敲除RIP1基因后,RIP1-/-MLL-AF9白血病干細(xì)胞的集落數(shù)量與WT MLL-AF9白血病干細(xì)胞集落數(shù)量相比明顯減少.

      2.2 RIP1缺失細(xì)胞的小鼠體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)生存曲線

      對(duì)移植了WT MLL-AF9白血病細(xì)胞和RIP1-/-MLL-AF9白血病細(xì)胞的小鼠進(jìn)行觀察并繪制生存曲線(圖2).由圖2可知:WT MLL-AF9 組小鼠在移植3周后開始出現(xiàn)行動(dòng)遲緩、精神萎靡的情況;在移植后29~35 d內(nèi)全部死亡.死后解剖小鼠,發(fā)現(xiàn)WT MLL-AF9組小鼠脾臟腫大,呈現(xiàn)出較為典型的白血病發(fā)病癥狀;而RIP1-/-MLL-AF9組全部小鼠生存時(shí)間達(dá)110 d以上,且移植后其生存狀態(tài)良好,處死發(fā)現(xiàn)脾臟大小正常,未發(fā)生白血病.根據(jù)以上結(jié)果可以得出結(jié)論:MLL-AF9細(xì)胞中RIP1的敲除對(duì)小鼠的生存有明顯的幫助.

      2.3 RIP1缺失的小鼠脾臟組織切片

      在體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,將死亡小鼠的脾臟用4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))多聚甲醛溶液浸泡固定,做組織切片,切片結(jié)果如圖3所示.由圖3可知:RIP1-/-MLL-AF9組小鼠脾臟的白髓紅髓結(jié)構(gòu)完整,未見到白血病病發(fā)特征;WT MLL-AF9組脾臟的紅髓白髓分解不清,見彌漫性白血病細(xì)胞.以上結(jié)果證實(shí)WT MLL-AF9組小鼠死于白血病,而RIP1-/-MLL-AF9組并沒有發(fā)生白血病.

      2.4 逆病毒轉(zhuǎn)染結(jié)果

      為了觀察突變RIP1對(duì)MLL-AF9造成的影響以及再次證實(shí)RIP1的作用,將RIP1的2種突變體質(zhì)粒K45A(激酶活性位點(diǎn)突變)、K377R(泛素化活性位點(diǎn)突變),以及RIP1質(zhì)粒通過逆病毒轉(zhuǎn)染的方法轉(zhuǎn)入RIP1-/-MLL-AF9細(xì)胞中.由于載體質(zhì)粒為Migr1,帶GFP+報(bào)告基因,在一段時(shí)間的培養(yǎng)后可通過流式分析判斷質(zhì)粒轉(zhuǎn)染效率.如圖4所示,K45A突變體質(zhì)粒和RIP1質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細(xì)胞后能夠穩(wěn)定表達(dá),而K377R突變體質(zhì)粒在轉(zhuǎn)入細(xì)胞后,隨著一段時(shí)間的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)帶GFP+信號(hào)的細(xì)胞比例在逐漸下降,表示該質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細(xì)胞后不能穩(wěn)定表達(dá).

      2.5 RIP1突變細(xì)胞的小鼠體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)生存曲線

      圖5為MLL-AF9白血病干細(xì)胞移植C57小鼠實(shí)驗(yàn)生存曲線.由圖5可知:WT MLL-AF9組小鼠在移植3周后出現(xiàn)精神萎靡、行動(dòng)遲緩等特征,在移植后35 d內(nèi)全部死亡.在小鼠瀕死時(shí)解剖小鼠,發(fā)現(xiàn)WT MLL-AF9組小鼠脾臟腫大,表現(xiàn)出較為典型的白血病病發(fā)特征.而RIP1-/-MLL-AF9組小鼠移植后生存狀態(tài)正常,且生存達(dá)3個(gè)月以上,處死時(shí)觀察脾臟,大小正常.值得注意的是,RIP1WTMLL-AF9組較正常的WT MLL-AF9組的發(fā)病時(shí)間有一定的延遲,可能是由于質(zhì)粒在細(xì)胞中的表達(dá)量低于RIP1基因本身在細(xì)胞中的表達(dá)量.將RIP1K45AMLL-AF9組的結(jié)果與RIP1WTMLL-AF9組的結(jié)果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)RIP1K45AMLL-AF9組小鼠開始死亡的時(shí)間較晚,生存時(shí)間較久,說明RIP1激酶活性突變后對(duì)小鼠的生存有一定程度上的幫助.

      2.6 RIP1突變細(xì)胞的小鼠脾臟肝臟組織切片

      將死亡小鼠的肝臟和脾臟組織浸泡在4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))多聚甲醛溶液中,做組織切片,切片結(jié)果如圖6所示.由圖6可知:WT組、RIP1K45AMLL-AF9組以及RIP1WTMLL-AF9組的脾臟白髓紅髓分界不清,可見白血病細(xì)胞彌漫性浸潤(rùn);肝臟主要以中央靜脈及匯管區(qū)血管周圍為主,被大量白血病細(xì)胞浸潤(rùn),肝竇內(nèi)見散在白血病細(xì)胞;RIP1-/-MLL-AF9組的脾臟白髓紅髓結(jié)構(gòu)清晰完整;肝臟正常,肝細(xì)胞大小正常,肝索肝竇結(jié)構(gòu)清晰.以上結(jié)果證實(shí),除RIP1-/-MLL-AF9組外,其他組小鼠均死于白血病.

      2.7 細(xì)胞陽性比例

      在對(duì)RIP1-/-MLL-AF9組脾臟細(xì)胞進(jìn)行流式分析時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有意義的現(xiàn)象:RIP1K45AMLL-AF9組的小鼠死亡后脾臟中GFP+細(xì)胞的比例約為90%,而RIP1WTMLL-AF9組小鼠的脾臟中GFP+細(xì)胞的比例在35%左右,結(jié)果如圖7所示.根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,這兩者間差異顯著,結(jié)合圖6的生存曲線,表明RIP1K45AMLL-AF9白血病干細(xì)胞與RIP1WTMLL-AF9白血病干細(xì)胞相比,致病能力較弱,所以需要較多細(xì)胞浸潤(rùn)到小鼠脾臟、肝臟中才會(huì)導(dǎo)致小鼠死亡.

      3 結(jié) 論

      本研究通過克隆形成能力實(shí)驗(yàn)、體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)、組織切片和流式細(xì)胞分析等實(shí)驗(yàn),探究了RIP1基因在MLL-AF9細(xì)胞中發(fā)揮的作用.體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)RIP1-/-MLL-AF9細(xì)胞移植到小鼠體內(nèi)后,相對(duì)于移植了WT MLL-AF9細(xì)胞的小鼠,其生存時(shí)間延長(zhǎng)了3倍以上.從最終小鼠脾臟、肝臟的形態(tài)及組織切片上觀察到:RIP1基因的缺失阻礙了MLL-AF9細(xì)胞浸潤(rùn)到其他器官中.因此可以得出結(jié)論:當(dāng)RIP1基因缺失后,MLL-AF9細(xì)胞的致病能力得到抑制.通過逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)染得到了帶有GFP+報(bào)告基因的RIP1K45AMLL-AF9白血病干細(xì)胞、RIP1K377RMLL-AF9和RIP1WTMLL-AF9白血病干細(xì)胞,但轉(zhuǎn)染過程中發(fā)現(xiàn)RIP1K377R質(zhì)粒轉(zhuǎn)入RIP1-/- MLL-AF9細(xì)胞后不能穩(wěn)定表達(dá),這提示特異性的抑制RIP1的泛素化作用可能會(huì)對(duì)MLL-AF9白血病干細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖產(chǎn)生影響.體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)顯示:RIP1K45AMLL-AF9組較之于RIP1WTMLL-AF9組發(fā)病晚、存活久.對(duì)于小鼠脾臟的GFP+細(xì)胞比例分析顯示:RIP1K45AMLL-AF9組小鼠死亡時(shí)脾臟細(xì)胞GFP+的比例較高.以上結(jié)果表明RIP1的激酶作用缺失會(huì)減弱MLL-AF9白血病干細(xì)胞的致病能力,提示在治療急性髓系白血病時(shí),可以利用細(xì)胞信號(hào)通路的抑制劑特異性來抑制RIP1基因功能,進(jìn)行輔助治療.

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      (責(zé)任編輯:顧浩然)

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