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据世界卫生组织的最新统计,肿瘤的发病率和死亡率继心血管疾病、感染性疾病之后位居第三,是危害人类健康最严重的疾病之一。目前,肿瘤的临床治疗包括:手术治疗、放疗和化疗。手术虽然能够切除肿瘤组织,但治疗效果并不乐观。使用放、化疗杀伤肿瘤细胞时,正常组织和细胞也同样受到损伤,导致出现并发症。
所以,寻找特异性的肿瘤细胞杀伤药物成为了肿瘤治疗领域的研究热点。
研究表明细胞的无限制增殖和肿瘤新生血管的形成是肿瘤生长过程中的两个关键因素,如果抗肿瘤药物能够同时瞄准以上两个目标,既能抑制肿瘤细胞增殖又能抑制血管新生,采取“多个靶点”方式攻击,就能获得更好的临床效果。
凋亡素(Apoptin)是一种来源于鸡贫血病病毒(chicken anemia virus,CAV)的小蛋白质(VP3),由121个氨基酸组成,分子量为13.6kDa,它能够诱导肿瘤细胞凋亡,但对正常细胞不造成损伤。一系列的研究结果表明Apoptin有望成为肿瘤特异性治疗和诊断试剂。
人内皮抑素(Endostatin)为胶原蛋白ⅩⅧ的C末端片段,编码184个氨基酸,分子量为18.5kDa,是近年来发现的最有效的血管生成抑制因子之一。作为一种特异性血管内皮细胞生长抑制因子,内皮抑素可以明显抑制新生血管的生成、肿瘤的生长和转移。
基于上述考虑,本实验室构建一种新的融合基因,命名为Append,其表达产物为以柔性多肽--甘氨酸接头(Gly4Ser)3将Apoptin与Endostatin连接起来的融合蛋白。希望该融合蛋白兼具Apoptin与Endostatin的生物功能,为肿瘤治疗提供一种新策略。
本研究通过PCR从pLLP-OmpA-Append质粒中扩增Append基因片段,将纯化的片段克隆至pGEM-T Easy载体中,经酶切PCR及序列测定验证,结果表明获得了全长为960bp的Append基因片段;将测序正确的Append基因片段亚克隆进pET-His表达载体中,经酶切和PCR鉴定正确的载体命名为pET-His-Append。
将上述阳性克隆质粒转化入Ecoli BL21(DE3)pLysS感受态细胞中,挑取重组质粒转化出的单菌落进行培养,待OD600约为0.5加IPTG诱导表达,1.5h后收集菌体进行SDS-PAGE电泳分析及Western blotting验证,结果表明获得的目的蛋白大小与预期相符,约为35kDa;经表达条件的优化,确定了pET-His-Append最适表达条件为37℃诱导2.5h,诱导剂IPTG的浓度为80μg/mL,其中目的蛋白(包涵体)占菌体蛋白的34.9%。采用镍琼脂糖亲和层析法对表达的包涵体进行纯化,通过改变洗脱液(咪唑)浓度来获得目的蛋白,最终获得Append融合蛋白浓度为1.43mg/L,纯度为93.6%。
纯化后的融合蛋白通过MTT及CAM实验分析其对新生血管的作用,通过形态学观察、DNA片断化检测及流式细胞仪分析其对人神经胶质瘤细胞的作用,结果表明Append融合蛋白在体内可以抑制血管的新生,在体外可以抑制脐静脉内皮细胞的增殖并可诱导人神经胶质瘤细胞凋亡。
综上所述,本研究通过分子生物学方法成功表达了Append融合蛋白。抑制新生血管及诱导肿瘤细胞凋亡实验表明该融合蛋白具有良好的生物学活性,提示该融合基因及其表达产物在肿瘤治疗方面具有广阔的应用前景。