CN107326027A - 一种rna嵌合体及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种RNA嵌合体,通过该RNA嵌合体特异地将siRNA导入T淋巴细胞中,而其他类型的细胞不受影响,从而保证了条件性靶向治疗的效果。本发明通过CD4核酸适配体携带PITPNM3的siRNA,特异地沉默了T细胞中PITPNM3的表达,阻断了肿瘤相关细胞分泌的CCL18对其的作用,解除了乳腺癌的免疫抑制,原位肿瘤生长缓慢,减少了乳腺癌转移的发生。

Description

一种RNA嵌合体及其用途
技术领域
本发明涉及一种RNA嵌合体及其用途。
背景技术
近年来,肿瘤靶向治疗是一个很热门的研究课题,但选择一种具有高特异性和高亲和性的靶向载体一直是制约主动靶向治疗研究的瓶颈,虽然抗体、多肽等分子已经有作为肿瘤治疗靶向载体研究成功的报道,但是这些化合物应用均存在着难以克服的缺陷,由于潜在的免疫原性和制备困难大大限制了其临床应用进程。目前,以核酸适体介导siRNA进行疾病治疗和研究在最近几年得到迅猛的发展,而更多的是在抗病毒性疾病中发挥作用。
1.单独核酸适体治疗疾病:2004年12月,第一个获得美国FDA批准上市的核酸适体药物,Macugen是一种能特异性结合并阻断VEGF165功能的核酸适体,它能抑制VEGF信号转导通路,可有效抑制新生血管的生成,主要用于治疗老年性视网膜黄斑营养不良。亦有报道在荷瘤小鼠模型中,VEGF165的核酸适体经过结构修饰能够抑制肿瘤新生血管的生成,降低VEGF诱导的内皮血管通透性,进而抑制肿瘤的生长和转移。针对人表皮生长因子受体-2(HER-2)筛选的核酸适体,与HER-2结合后能够抑制酪氨酸磷酸化,通过阻断其信号通路而抑制肿瘤细胞的生长。
2.将适体与siRNA联用,可事半功倍:Zhou团队将靶向gp120适体与tat/rev的siRNA共价连接,作用于被HIV-1感染的细胞,适体充当siRNA的高效运载工具,同时适体和siRNA都能抗病毒复制,将适体与siRNA结合可强劲阻断病毒复制。Wheeler团队构建了一个CD4适体与siRNA的嵌合体CD4-AsiCs,CD4-AsiCs在CD4+T细胞或巨噬细胞中敲除HIV主要的复制基因,更重要的是CD4-AsiCs在人阴道液体中可稳定长达36h,可有效阻止HIV的性感染。适体siRNA连接物较之适体以及siRNA有着更长久的抑制活性,在动物模型中,适体siRNA连接物也没有引起免疫反应,能够抑制HIV感染。
另外,本发明主要针对肿瘤免疫微环境进行干预,而调节性T淋巴细胞(regulatory T cell,Tregs)是一种具有免疫抑制作用的T淋巴细胞亚群,针对Tregs的治疗,亦是肿瘤治疗的热点。在荷瘤小鼠中使用抗CD25抗体耗竭Treg能增强免疫治疗反应和促进肿瘤细胞的免疫杀伤。在多重耐药的晚期卵巢癌的病人中使用Denileukin diftitox(针对CD25+细胞的靶向药物)能使部分病人的转移灶明显缩小,延长无进展生存。
核酸适体联合siRNA治疗肿瘤仍在研究中,而大部分研究针对的是肿瘤细胞,而肿瘤细胞缺少统一的标志,使aptamer-siRNA的构建有一定的困难。另外复合物/嵌合体进入体内后可能会诱导机体对其产生免疫反应,亦有可能在血清中会被核酶降解,因此要通过修饰来提高复合物的稳定性。
而针对Treg的靶向治疗,也缺乏靶向性;正常机体存在的Treg也会受到影响,从而造成过度的免疫反应,限制了这一类药物的使用。
发明内容
针对上述缺点,本发明的目的是通过靶向沉默CD4+T细胞上的PITPNM3的表达,阻断肿瘤相关巨噬细胞分泌CCL18募集幼稚CD4+T细胞到肿瘤局部,并分化为Treg这一过程,从而逆转了乳腺癌的免疫抑制,抑制了乳腺癌的生长、浸润和转移。
为实现上述目的,所采取的技术方案:一种RNA嵌合体,所述RNA嵌合体是由PITPNM3的siRNA和CD4核酸适体融合而成。
优选地,所述PITPNM3的siRNA为PITPNM3siRNA-1或PITPNM3siRNA-2;
PITPNM3siRNA-1的正义链序列如SEQ ID NO:2所示,PITPNM3siRNA-1的反义链序列如SEQ ID NO:3所示;
PITPNM3siRNA-2的正义链序列如SEQ ID NO:4所示,PITPNM3siRNA-2的反义链序列如SEQ ID NO:5所示。
优选地,所述CD4核酸适体的序列如SEQ ID NO:1所示。
本发明提供了上述所述的RNA嵌合体在制备减少幼稚CD4+T细胞浸润、逆转肿瘤免疫抑制或遏制肿瘤进展的药物中的用途。
本发明提供了上述所述的RNA嵌合体在制备阻止或抑制CCL18与幼稚CD4+T细胞的结合的药物或制备阻止或抑制幼稚CD4+T细胞转化为调节性T细胞的药物中的用途。
本发明提供了PITPNM3作为靶点在制备或筛选减少幼稚CD4+T细胞浸润、逆转肿瘤免疫抑制或遏制肿瘤进展的药物中的用途。
本发明提供了PITPNM3作为靶点在制备或筛选阻止或抑制CCL18与幼稚CD4+T细胞的结合的药物或制备阻止或抑制幼稚CD4+T细胞转化为调节性T细胞的药物中的用途。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种RNA嵌合体,通过该RNA嵌合体特异地将siRNA导入T淋巴细胞中,而其他类型的细胞不受影响,从而保证了条件性靶向治疗的效果。本发明通过CD4核酸适配体携带PITPNM3的siRNA,特异地沉默了T细胞中PITPNM3的表达,阻断了肿瘤相关细胞分泌的CCL18对其的作用,解除了乳腺癌的免疫抑制,原位肿瘤生长缓慢,减少了乳腺癌转移的发生。
附图说明
图1为幼稚CD4+T细胞浸润与乳腺癌的调节性T细胞富集和不良预后相关性分析图片,其中图中A:大量或少量幼稚CD4+T细胞浸润的乳腺癌患者的Kaplan-Meier生存曲线,X-Tile统计软件计算生存分析的最佳分界点;B:乳腺癌标本中幼稚CD4+T细胞和调节性T细胞数目的相关性分析(n=466)。
图2为幼稚CD4+T细胞在乳腺癌中转化为具有功能的调节性T细胞的分析图片,其中图中A-F:转移性乳腺癌患者外周血分离幼稚CD4+T细胞,和/不和同源肿瘤中分离的浆细胞样树突细胞(10-20:1)共培养9天,加/不加30%同源肿瘤切片培养上清;A:收集悬浮细胞,CD3、CD4、CD25和Foxp3胞内染色,流式检测,展示代表图,细胞以CD3+CD4+设群;B:qRT-PCR检测调节性T细胞相关基因;C:磁珠分离上述诱导的CD4+CD25+调节性T细胞,与CFSE标记的同源外周血分离的CD8+杀伤T细胞以3个不同比例共培养,流式图显示5次不同实验中的代表图,数值显示发生至少1次细胞分裂的细胞的比例;D-F:同源CD8+杀伤T细胞与诱导调节性T细胞(20:1)共培养3天后,磁珠去除CD4+T细胞(流式检测纯度大于90%);D&E:杀伤T细胞进行CD3、CD8、胞内穿孔素(D)和颗粒酶B(E)染色,流式检测表达比例。展示代表图。细胞以CD3+CD8+设群;F:DIOC18标记同源乳腺癌细胞,与上述杀伤T细胞共培养18小时,流式检测凋亡肿瘤细胞,展示代表图,数值显示凋亡肿瘤细胞比例(DIOC18 +细胞中PI+细胞)。
图3为肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)通过CCL18介导幼稚CD4+T细胞的分析图片,其中图中A:CCL18免疫组化染色,CD3(红色)、CD45RA(绿色)、CD4(紫色)免疫荧光染色,显示CCL18高表达(上)、CCL18低表达(下)代表图,标尺为50μm;B:乳腺癌中CCL18+TAM数目和幼稚CD4+T细胞相关性分析。
图4为PITPNM3是幼稚CD4+T细胞的CCL18受体的分析图片;图中A&B:6例健康成人外周血中分离幼稚CD4+T细胞,qRT-PCR(A)和westernblot(B)检测PITPNM3表达,SCG7901细胞和MDA-MB-231细胞分别作为阴性、阳性对照;C-H:健康成人外周血中分离幼稚CD4+T细胞,利用病毒载体转染GFP-siRNA或PITPNM3-siRNA,2-3天后进行下一步实验;C:幼稚CD4+T细胞在PBS或重组CCL18处理3小时后Alexa-488抗CCL18抗体和Cy3-抗PITPNM3抗体染色;D:增加或不增加非标记CCL18浓度时进行幼稚CD4+T细胞125I-CCL18结合试验。数据代表3次重复实验。
图5为全身应用CD4核酸适体融合PITPNM3siRNA抑制人源化荷瘤小鼠的免疫抑制和乳腺癌进展分析结果;A-H:造血干细胞植入NSG小鼠后于脂肪垫种植MDA-MB-231乳腺癌细胞;种植瘤成瘤后,连续14天每日腹腔注射PBS,1nmol Asic-control siRNA(Asic-con)或1nmol Asic-PITPNM3siRNA(Asic-PI)。每组小鼠数量n=8;A:Asic-PI序列,包括CD4核酸适体和PITPNM3siRNA;B:人源化小鼠外周血中分离单个核细胞,人CD45染色,分析人白细胞构成。CD4、CD8T细胞,CD14单核细胞。展示流式代表图;C:分别从外周血和异质瘤分离人CD4+T细胞、MDA-MB-231乳腺癌细胞,western blot检测PITPNM3表达水平;D:异质瘤切片CD3、CD45RA(幼稚T细胞),Foxp3(调节性T细胞),CD8(杀伤T细胞)和tunel(凋亡细胞)染色。展示染色代表图和统计图;E:小动物成像代表图显示肿瘤负荷和体内转移;F:异质瘤生长曲线;G:肺切片中人角蛋白抗体染色,显示人乳腺癌细胞肺转移情况;H:肺组织中人HPRT mRNA和鼠18s rRNA表达比值,数据与PBS处理组比较。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1.幼稚CD4+T细胞浸润与乳腺癌的调节性T细胞富集和不良预后相关
我们采用免疫组化三染法检测了两个独立乳腺癌中心的466例乳腺癌切片的CD3、CD45RA、CD4的表达,分析幼稚CD4+T细胞与患者预后的相关)。疾病相关分析采用X-tile统计软件计算得出的最优生存分界点。我们的结果显示幼稚CD4+T细胞大量浸润(3.6个细胞/视野)与无病生存期降低显著相关(P值0.016,图1A)。此外,我们在乳腺癌标本中分析了幼稚CD4+T细胞和CD3+CD4+Foxp3+调节性T细胞浸润的相关性。Pearson相关分析显示肿瘤组织中,幼稚CD4+T细胞的数量和调节性T细胞数量紧密关联(图1B)。
2.乳腺癌中幼稚CD4+T细胞转化为具有功能的调节性T细胞
我们进一步探索在肿瘤微环境中,幼稚CD4+T细胞能否转化为调节性T细胞。现已证明浆细胞样树突细胞可在免疫调节剂TGF-β等作用下,介导幼稚CD4+T细胞转化为调节性T细胞。因此,我们在乳腺癌中构建了模拟调节性T细胞活化的离体(ex vivo)模型。我们从乳腺癌组织中分离浆细胞样树突细胞,与同源外周血分离的幼稚CD4+T细胞进行共培养,共培养体系中加入30%的同源乳腺癌切片培养上清。与单独培养组或仅加入肿瘤上清组相比,幼稚CD4+T细胞加入肿瘤上清与浆细胞样树突细胞组显著上调CD25+Foxp3+调节性T细胞比例(图2A),调节性T细胞相关基因表达上调(图2B)。虽然幼稚CD4+T细胞与浆细胞样树突细胞共培养也会获得调节性T细胞特性,但其比例远低于加入肿瘤与浆细胞样树突细胞共培养组。综上所述,我们的结果显示浆细胞样树突细胞在肿瘤上清中的免疫调节剂共同作用下,在ex vivo模型把幼稚CD4+T细胞转化为调节性T细胞。
肿瘤中的调节性T细胞最主要的免疫抑制功能就是抑制CD8+杀伤性T细胞的增殖和杀伤毒性。从肿瘤浸润的浆细胞样树突细胞和肿瘤上清共处理9天后的幼稚CD4+T细胞分离获得的调节性T细胞,我们利用磁珠分选提纯并与同源CD8+T细胞按不同比例共培养。结果显示,共培养后细胞的增殖比例明显下降(图2C)。更重要的,效应分子颗粒酶B(图2D)和穿孔素(图2E)表达下调,同源原代乳腺癌细胞杀伤活性受抑制(图2F)。我们的结果证明了在ex vitro模型中从幼稚CD4+T细胞转化的调节性T细胞具有肿瘤微环境中的免疫抑制活性。
3.肿瘤相关巨噬细胞通过CCL18介导幼稚CD4+T细胞
我们在上一小节发现了肿瘤浸润的幼稚CD4+T细胞可转化为调节性T细胞、且与乳腺癌患者不良预后相关,我们进一步探索了幼稚CD4+T细胞被募集至肿瘤的机制。CCL18在肿瘤中主要由TAM分泌,并与多种肿瘤的不良预后相关。为了在乳腺癌临床标本中检测CCL18介导了幼稚CD4+T细胞的趋化,我们在466例乳腺癌标本中检测了CD3、CD45RA、CD4和CCL18的表达。我们发现CCL18+TAM的数量与幼稚CD4+T细胞的数量高度相关(图3A)。为了更好的在ex vivo模型模拟T细胞的募集,我们采用了肿瘤薄片法进行下一步研究。新鲜切除的乳腺癌组织迅速切成薄片,滴上外周血分离同源的经CFSE标记的幼稚CD4+T细胞。3小时后固定肿瘤薄片,CCL18染色,激光共聚焦显微镜下观察。浸润性导管癌组织薄片的幼稚CD4+T细胞趋化反应比导管原位癌组明显,浸润性导管癌CCL18+TAMs浸润数量越多,诱导幼稚CD4+T细胞越明显(图3B)。我们的结果提示由TAMs分泌的CCL18介导了幼稚CD4+T细胞到肿瘤的趋化。
4.PITPNM3是幼稚CD4+T细胞的CCL18受体
鉴定受体在细胞因子相关疾病中具有重要临床应用价值。虽然CCL18趋化幼稚CD4+T细胞的作用已有报道,但幼稚CD4+T细胞的CCL18受体仍然未知。PITPNM3已被证实为乳腺癌细胞的CCL18受体,因此我们用qRT-PCR和western blot检测了幼稚CD4+T细胞的PITPNM3表达。结果显示,从6例外周血分离的幼稚CD4+T细胞均在RNA和蛋白水平上表达PITPNM3,表达量与乳腺癌细胞株MDA-MB-231相当(图4A,B)。我们并未在PITPNM3表达阴性的胃癌细胞株SCG7901检测出RNA和蛋白水平上的表达。
为了进一步验证CCL18与幼稚CD4+T细胞的结合是由PITPNM3诱导,我们将重组CCL18和幼稚CD4+T细胞在4℃孵育3小时,荧光素标记抗体孵育后激光共聚焦显微镜检测发现CCL18与PITPNM3在幼稚CD4+T细胞胞膜共定位。RNAi介导在幼稚CD4+T细胞沉默PITPNM3表达可逆转CCL18在胞膜定位,提示CCL18在幼稚CD4+T细胞胞膜上与PITPNM3相互结合(图4C)。我们进行了核素结合试验明确CCL18与PITPNM3的结合。幼稚CD4+T细胞显示出对125I-CCL18有高水平特异结合能力,且能被非标记的CCL18所竞争抑制(Kd=5.17nM,95%置信区间为3.30-7.04;图4D),敲低PITPNM3的表达后可显著抑制幼稚CD4+T细胞与125I-CCL18结合,说明CCL18与幼稚CD4+T细胞结合是依赖PITPNM3的。已证明胞内cAMP下降、钙内流和Akt、Erk通路激活是细胞因子诱导迁移的重要特征。我们进行相关检测,证明CCL18可引起幼稚CD4+T细胞胞内cAMP下降、钙内流,Akt、Erk通路磷酸化激活,以及迁移增多,沉默PITPNM3表达可逆转幼稚CD4+T细胞的上述改变(图4E-F)。综上所述,我们的结果证明了PITPNM3是幼稚CD4+T细胞的CCL18功能性受体。
实施例2
一.实验方法
(1)从中山大学孙逸仙纪念医院收集新鲜人脐带血。按报道方法分离造血干细胞,淋巴细胞分离液密度梯度离心收集脐带血单个核细胞,使用CD34前体细胞分选试剂盒磁珠分选CD34+造血干细胞(Miltenyi Biotec)。2次纯化后检测细胞纯度大于95%。
(2)NOD/SCID/IL2rγnull小鼠购自Jackson Laboratories,在香港大学动物实验中心饲养。3-4周的雌性NSG小鼠予以200cGy的总照射,12小时后鼠尾静脉注射2x105CD34+人造血干细胞。植入人造血干细胞后1周鼠尾静脉注射0.1ml编码人源M-CSF的慢病毒载体,滴度5-10x108TU/ml。
(3)植入人造血干细胞后6周于小鼠脂肪垫种植2x106个MDA-MB-231乳腺癌细胞。在核酸适体实验中,种植瘤成瘤后,连续14天每日腹腔注射PBS,Asic-con(CD4Aptamer-control siRNA chimera,对照核酸适配体)(1nmol/injection)或Asic-PI(CD4Aptamer-siPITPNM3chimera,沉默PITPNM3的核酸适配体)(1nmol/injection)。核酸适体来自TriLink BioTechnologies,Inc。
(4)肿瘤大小计量通过每5天测量肿瘤体积(长x宽2x0.5)。小鼠的体内转移通过小动物活体成像系统(Xenogen)观测携带荧光素酶的肿瘤成像。当种植瘤大小达到直径1.5cm时处死小鼠。收集小鼠血浆、种植瘤体、肺进行进一步实验。肿瘤或转移器官制作4μm切片。所有动物实验均通过香港大学伦理委员会审查通过,并参照香港活体动物教学和实验使用委员会的指引进行。
二、结果
乳腺癌细胞也表达PITPNM3,介导了CCL18诱导的乳腺癌转移。为了在动物模型中特异阐明PITPNM3在幼稚CD4+T细胞促进肿瘤进展的作用,我们构建了融合PITPNM3siRNA和CD4核酸适体(aptamer)的RNA嵌合体(图5A,核酸适体来自TriLink BioTechnologies,Inc。
CD4aptamer:5'-GGGAGACAAGAAUAAACGCUCAAUGACGUCCUUAGAAUUGCGCAUUCCUCACACAGGAUCUUUUCGACAGGAGGCUCACAACAGGC-3'(SEQ ID NO:1);
PITPNM3siRNA-1:
5′-GGGAGAAGUGGCUUCGUAATT-3′(正义链)(SEQ ID NO:2)
5′-UUACGAAGCCACUUCUCCCGG-3′(反义链)(SEQ ID NO:3);
PITPNM3siRNA-2:
5′-CGCGCAUGAUCCUGCGCAATT-3′(正义链)(SEQ ID NO:4)
5′-UUGCGCAGGAUCAUGCGCGAG-3′(反义链)(SEQ ID NO:5)。
人造血干细胞植入人源化小鼠后,小鼠外周血可检测到人CD45+白细胞,CD14+单核/巨噬细胞,CD3+CD4+T细胞和CD3+CD8+T细胞(图5B)。人源化小鼠不同处理组间人白细胞构成及比例无明细差异。为了检测本发明设计的RNA嵌合体携带的siRNA的特异性和效率,我们检测了小鼠外周血和异质瘤组织中的CD4+T细胞的PITPNM3表达水平。AsiC-PI组的CD4+T细胞PITPNM3表达水平明显下降,而PBS组和AsiC-Con组则无下降。AsiC-PI组中,异质瘤的肿瘤细胞的PITPNM3表达水平并无下降,说明PITPNM3表达沉默是CD4特异的(图5C)。
与临床样本结果一致,人源化小鼠脂肪垫接种MDA-MB-231细胞可募集大量人CD3+CD45+幼稚T细胞。值得关注的是,即使人调节性T细胞极少在小鼠外周血中检测出,大量人Foxp3+调节性T细胞在异质瘤中浸润,提示肿瘤中发生了幼稚T细胞向调节性T细胞的转化。AsiC-PI的系统调节不仅减少了异质瘤中幼稚T细胞和调节性T细胞的数量,还增加了异质瘤中CD8+T细胞和凋亡肿瘤细胞的数量,提示免疫抑制被逆转(图5D)。更重要的是,AsiC-PI组小鼠出现原位肿瘤生长减缓和远处器官转移减少,而AsiC-Con组则没有(图5E-H)。总结而言,人源化小鼠中全身应用CD4核酸适体融合PITPNM3siRNA减少了幼稚T细胞浸润,逆转肿瘤免疫抑制和遏制肿瘤进展。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
序列表
<110> 中山大学孙逸仙纪念医院
<120> 一种RNA嵌合体及其用途
<160> 5
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 86
<212> RNA
<213> 人工序列
<400> 1
gggagacaag aauaaacgcu caaugacguc cuuagaauug cgcauuccuc acacaggauc 60
uuuucgacag gaggcucaca acaggc 86
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
gggagaagug gcuucguaat t 21
<210> 3
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
uuacgaagcc acuucucccg g 21
<210> 4
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
cgcgcaugau ccugcgcaat t 21
<210> 5
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 5
uugcgcagga ucaugcgcga g 21

Claims (7)

1.一种RNA嵌合体,其特征在于,所述RNA嵌合体是由PITPNM3的siRNA和CD4核酸适体融合而成。
2.根据权利要求1所述的RNA嵌合体,其特征在于,所述PITPNM3的siRNA为PITPNM3siRNA-1或PITPNM3siRNA-2;
PITPNM3siRNA-1的正义链序列如SEQ ID NO:2所示,PITPNM3 siRNA-1的反义链序列如SEQ ID NO:3所示;
PITPNM3siRNA-2的正义链序列如SEQ ID NO:4所示,PITPNM3 siRNA-2的反义链序列如SEQ ID NO:5所示。
3.根据权利要求1所述的RNA嵌合体,其特征在于,所述CD4核酸适体的序列如SEQ IDNO:1所示。
4.如权利要求1所述的RNA嵌合体在制备减少幼稚CD4+T细胞浸润、逆转肿瘤免疫抑制或遏制肿瘤进展的药物中的用途。
5.如权利要求1所述的RNA嵌合体在制备阻止或抑制CCL18与幼稚CD4+T细胞的结合的药物或制备阻止或抑制幼稚CD4+T细胞转化为调节性T细胞的药物中的用途。
6.PITPNM3作为靶点在制备或筛选减少幼稚CD4+T细胞浸润、逆转肿瘤免疫抑制或遏制肿瘤进展的药物中的用途。
7.PITPNM3作为靶点在制备或筛选阻止或抑制CCL18与幼稚CD4+T细胞的结合的药物或制备阻止或抑制幼稚CD4+T细胞转化为调节性T细胞的药物中的用途。
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