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靶向IL-6慢病毒介導(dǎo)RNA干擾實(shí)驗(yàn)性基因治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎①

2022-05-18 08:54孫琳茜王子葉王麗芹常曉天王吉波青島大學(xué)附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科青島266000
中國(guó)免疫學(xué)雜志 2022年6期
關(guān)鍵詞:滴度質(zhì)粒載體

孫琳茜 王子葉 王麗芹 李 清 常曉天 王吉波 (青島大學(xué)附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科,青島 266000)

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種以滑膜關(guān)節(jié)受累為主要臨床表現(xiàn)的慢性炎癥性系統(tǒng)疾病,發(fā)病及發(fā)展過(guò)程中有多種細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)參與,其中IL-6、TNF-α、IL-1β 等是最重要的致炎因子[1]。RA 有較高致殘率并嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量,研究者一直在探索其治療方法。目前治療RA 的藥物及方法雖然較多,但仍不能解決全部問(wèn)題[2-3]。近十年試驗(yàn)性基因治療業(yè)已悄然興起,靶向致炎癥細(xì)胞因子的RNA 干擾(RNA interference,RNAi)成為一種新興療法。因?yàn)槁《揪哂谢蜣D(zhuǎn)導(dǎo)效率高、能夠通過(guò)基因整合而實(shí)現(xiàn)基因穩(wěn)定表達(dá)等特點(diǎn),常用作RNAi 的載體。本研究團(tuán)隊(duì)前期已完成慢病毒介導(dǎo)靶向TNF-α 基因RNA 干擾的體外及體內(nèi)研究,取得了令人振奮的效果[4-5]。本研究再次以慢病毒為載體,以小鼠IL-6 為靶基因,構(gòu)建RNAi 慢病毒載體顆粒,采用小鼠巨噬細(xì)胞株J774A.1細(xì)胞與膠原誘導(dǎo)性小鼠關(guān)節(jié)炎模型(collageninduced arthritis,CIA)分別進(jìn)行體外、體內(nèi)試驗(yàn),以觀察其作用效果。

1 材料與方法

1.1 材料 小鼠單核巨噬細(xì)胞J774A.1(中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院細(xì)胞資源中心);DBA/1小鼠(斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,上海);DMEM 高糖培養(yǎng)基(HyClone,美國(guó));胎牛血清(fatal bovine serum,F(xiàn)BS,Gibco,美國(guó));IL-6 siRNA及siRNA scramble陰性對(duì)照(吉瑪基因,上海);lipofectamine3000(Invitrogen,美國(guó));Trizol、反轉(zhuǎn)錄試劑盒、qPCR試劑盒(TaKaRa,大連);引物(生工生物,上海);GV248 質(zhì)粒(吉?jiǎng)P基因,上海);牛Ⅱ型膠原、弗氏完全佐劑(Chondrex,美國(guó));MTX(輝瑞制藥,美國(guó));小鼠來(lái)源IL-6、IL-1β、TNF-α ELISA 試劑盒(R&D Systems,美國(guó));4%多聚甲醛、10%EDTA 溶液(索萊寶,北京)。

1.2 方法

1.2.1 靶向IL-6的RNAi慢病毒顆粒構(gòu)建

1.2.1.1 細(xì)胞培養(yǎng) 用含10%FBS 的DMEM 高糖培養(yǎng)液培養(yǎng)小鼠巨噬細(xì)胞J774A. 1,細(xì)胞密度達(dá)80%~90%時(shí)傳代,傳代比例1∶3。取生長(zhǎng)狀態(tài)良好、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.2.1.2 設(shè)計(jì)、合成、篩選高效siRNA 序列 從Genbank 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取小鼠IL-6 基因mRNA 序列(NM_031168),根據(jù)小干擾 RNA(small interference RNA,siRNA)設(shè)計(jì)原則,合成3對(duì)特異性針對(duì)IL-6基因的 siRNA 序列(siRNA-1,siRNA-2 和 siRNA-3)及siRNA scramble陰性對(duì)照序列(negative control-RNAi,NC-RNAi,表1)。實(shí)驗(yàn)分為siRNA-1組、siRNA-2組、siRNA-3 組,并設(shè)NC-RNAi 組、培養(yǎng)基空白對(duì)照組。將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞以8×104個(gè)/孔接種于24 孔細(xì)胞培養(yǎng)板,24 h 后細(xì)胞融合達(dá)50% 時(shí),利用lipofectamine3000轉(zhuǎn)染J774A.1細(xì)胞。48 h后收集細(xì)胞,RT-qPCR檢測(cè)siRNA干擾效率。

表1 IL-6 RNAi序列Tab.1 IL-6 RNAi sequences

1.2.1.3 RT-qRCR 檢 測(cè) Trizol 法 提 取 J774A. 1 細(xì)胞總RNA,分光光度計(jì)測(cè)定RNA 濃度,吸光度值(A260/280)均為 1.8~2.0。使用 PrimeScriptTMRT 試劑盒將1 ug 總RNA 逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA。逆轉(zhuǎn)錄條件:37 ℃ 15 min,85 ℃ 5 s。使用 Premix Ex Tag 試劑盒,采用LightCycler96 PCR儀擴(kuò)增,反應(yīng)條件:95 ℃30 s(1 個(gè)循環(huán)),95 ℃ 5 s 和 60 °C 30 s(40 個(gè)循環(huán))。Primer Express 3.0 軟件設(shè)計(jì)小鼠 IL-6 和 GAPDH 基因引物,引物序列見表2。LightCycler96軟件自動(dòng)記錄Ct 值,采用2-ΔΔCt方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)定量分析,實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.1.4 shRNA構(gòu)建 篩選出siRNA-1為高效IL-6 siRNA 序列:5'-AGAGTCCTTCAGAGAGATA-3';陰性對(duì)照組(NC-RNAi)核心序列:5'-TTCTCCGAACGTGTCACGT-3'。按慢病毒載體構(gòu)建要求設(shè)計(jì)、合成寡核苷酸片段,正向單鏈內(nèi)21 nt的寡核苷酸以正反向組合,中間添加loop結(jié)構(gòu),使寡核苷酸形成短發(fā)卡結(jié)構(gòu)(short hairpin RNA,shRNA),寡核苷酸兩端帶有酶切位點(diǎn)。雙鏈結(jié)構(gòu)序列為:5'-CCGGCCAGAGTCCTTCAGAGAGATACTCGAGTATCTCTCTGAAGGACTCTGGTTTTG-3',用于構(gòu)建表達(dá)綠色熒光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的靶向IL-6的 RNAi 慢病毒顆粒(LV-IL-6-RNAi)及陰性對(duì)照RNAi慢病毒顆粒(LV-NC-RNAi)。

1.2.1.5 重組慢病毒質(zhì)粒的構(gòu)建 寡核苷酸片段退火形成雙鏈DNA 目的片段,GV248 質(zhì)粒作為工具載體,酶切后與目的片段通過(guò)T4連接酶制備載體質(zhì)粒。載體質(zhì)粒加入感受態(tài)細(xì)胞中轉(zhuǎn)化,經(jīng)PCR 鑒定選取陽(yáng)性菌落,2%瓊脂糖凝膠電泳。選取轉(zhuǎn)化成功的載體質(zhì)粒PCR 測(cè)序檢測(cè)進(jìn)一步驗(yàn)證。測(cè)序正確的單菌落擴(kuò)增后,去內(nèi)毒素質(zhì)粒抽提試劑盒抽提質(zhì)粒。

1.2.1.6 慢病毒包裝、濃縮純化、感染滴度確定將制備的載體質(zhì)粒分別與輔助質(zhì)粒pHelper1.0 和pHelper 2.0共同轉(zhuǎn)染293T細(xì)胞,根據(jù)細(xì)胞狀態(tài)48~72 h后收獲含病毒的上清。4 000 g 離心10 min 除去細(xì)胞碎片后以0.45 μm 濾器過(guò)濾,4 ℃、25 000 r/min 離心2 h,棄上清后加病毒保存液重懸,4 ℃、10 000 r/min再次離心5 min取上清病毒液分裝。

1.2.2 LV-IL-6-RNAi 轉(zhuǎn)染J774A. 1 細(xì)胞的感染滴度及干擾效率測(cè)定 將對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期J774A.1細(xì)胞用DMEM 高糖完全培養(yǎng)基制備 5×104個(gè)/ml 懸液,取100 μl/孔加入96孔板,37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h細(xì)胞融合度約30%時(shí)進(jìn)行LV-IL-6-RNAi、LV-NC-RNAi病毒感染,用病毒稀釋液將病毒稀釋為1×108TU/ml、1×107TU/ml、1×106TU/ml 3 個(gè)濃度梯度,即感染復(fù)數(shù)(multiplicity of infection,MOI)為1、10、100。每孔加入10μl 病毒液與完全培養(yǎng)基配成100μl 培養(yǎng)體系,培養(yǎng)48~72 h 后熒光顯微鏡觀察表達(dá)GFP 細(xì)胞數(shù)量確定感染滴度。

J774A.1 細(xì)胞以 8×104個(gè)/孔接種于 24 孔細(xì)胞培養(yǎng)板培養(yǎng) 24 h,設(shè) LV-IL-6-RNAi 組、LV-NC-RNAi組、培養(yǎng)基空白對(duì)照組,以最佳感染滴度病毒顆粒感染對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期J774A.1 細(xì)胞,培養(yǎng)96 h,感染效率約80%時(shí),Trizol獲取細(xì)胞RNA,RT-qPCR檢測(cè)IL-6、IL-1β、TNF-α mRNA 的相對(duì)表達(dá)量,引物序列見表2(方法同1.2.1.3)。

表2 RT-qPCR引物序列Tab.2 RT-qPCR primer sequences

1.2.3 LV-IL-6-RNAi治療CIA療效觀察及測(cè)定

1.2.3.1 小鼠CIA 模型構(gòu)建及CIA 關(guān)節(jié)炎評(píng)分牛Ⅱ型膠原于0.1 mol/L 冰醋酸充分溶解,配成濃度為2 mg/ml 溶液,4 ℃冰箱保存過(guò)夜后與等體積弗氏完全佐劑充分混合乳化。第1天每只小鼠尾根部分3點(diǎn)皮內(nèi)注射乳劑0.1 ml,第21天以同樣方法、相同劑量第2 次加強(qiáng)免疫注射[6]。免疫結(jié)束后每日觀察小鼠關(guān)節(jié)炎情況,隔日進(jìn)行CIA 關(guān)節(jié)炎評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下:0分,正常爪;1分,1趾紅腫;2分,>1個(gè)趾紅腫,但未累及全爪,或全爪中度腫脹;3 分,全爪紅腫;4 分,關(guān)節(jié)重度紅腫或強(qiáng)直。四爪總分為該小鼠CIA 評(píng)分[7]。

1.2.3.2 LV-IL-6-RNAi 治療 CIA 的療效 第 2 次加強(qiáng)免疫注射前24 h,CIA 模型小鼠隨機(jī)分為CIA-LV-IL-6-RNAi組、CIA-LV-NC-RNAi組、CIA-MTX組、CIA-PBS空白對(duì)照每組7只,并設(shè)健康對(duì)照組。分別向小鼠關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射LV-IL-6-RNAi(1×106TU/ml)、LV-NC-RNAi(1×106TU/ml),腹腔注射MTX(1 mg/kg)、等體積PBS,健康小鼠腹腔注射等體積PBS,每周3次。

首次免疫注射后第42天(注射LV-IL-6-RNAi等處理后第21 天)麻醉小鼠行心內(nèi)穿刺取血,ELISA法檢測(cè)小鼠血清IL-6、TNF-α 及IL-1β 水平。取關(guān)節(jié)組織置于4%多聚甲醛4 ℃固定過(guò)夜,隨后在pH7.4的10%EDTA 溶液中4 ℃保存2周,脫鈣,石蠟包埋,切片(4μm),室溫染色(蘇木精5 min、伊紅30 s),光學(xué)顯微鏡下觀察。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用GraphPad Prism 8.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。所得計(jì)量資料用表示。兩組間比較采用t檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析(one-way analysis of variance,one-way ANOVA),P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有細(xì)胞實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)3次,每組樣本均設(shè)3個(gè)復(fù)孔。

2 結(jié)果

2.1 IL-6 RNAi慢病毒顆粒構(gòu)建

2.1.1 高效siRNA 序列篩選 分別用siRNA-1、siRNA-2、siRNA-3、NC-RNAi 轉(zhuǎn)染 J774A. 1 細(xì)胞,并設(shè)培養(yǎng)基空白對(duì)照組,RT-qPCR 檢測(cè)結(jié)果顯示:3 組siRNA-IL-6 的IL-6 mRNA 相對(duì)表達(dá)量均明顯低于NC-RNAi 組和空白對(duì)照組,siRNA-1 的干擾效率達(dá)80.00%,siRNA-1 組IL-6 mRNA 相對(duì)表達(dá)量顯著低于siRNA-2和siRNA-3(F=58.74,P<0.01,圖1)。

圖1 各組IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)水平Fig.1 IL-6 mRNA relative expression in each group

2.1.2 shRNA、重組慢病毒質(zhì)粒及目的基因的序列測(cè)定 PCR 鑒定感受態(tài)細(xì)胞中轉(zhuǎn)化的載體質(zhì)粒,選取陽(yáng)性菌落,行2%瓊脂糖凝膠電泳,結(jié)果顯示鑒定組分子量略高于空載質(zhì)粒對(duì)照組,說(shuō)明轉(zhuǎn)化成功(圖2)。PCR測(cè)序顯示插入的針對(duì)IL-6基因的siRNA核苷酸序列正確(圖3),結(jié)果表明成功構(gòu)建了沉默IL-6基因的慢病毒載體。

圖2 重組慢病毒質(zhì)粒PCR產(chǎn)物電泳圖Fig.2 Electrophoregram oflentiviralplasmid PCR products

圖3 重組慢病毒質(zhì)粒PCR測(cè)序Fig.3 Sequencing of recombinant lentivirus plasmid by PCR

2.2 LV-IL-6-RNAi 感染J774A. 1 細(xì)胞的病毒滴度及干擾效率測(cè)定 LV-IL-6-RNAi感染J774A.1細(xì)胞的滴度 MOI 分別為 1、10、100 時(shí),200 倍顯微鏡下觀察顯示,J774A.1細(xì)胞表達(dá)GFP數(shù)占總細(xì)胞數(shù)分別為(72.56±2.19)%、(85.89±2.45)%、(47.65±2.06)%,MOI 為10 時(shí)感染效率顯著高于其他組(F=70.57,P<0.01,圖4)。以最佳感染滴度LV-IL-6-RNAi感染對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期J774A. 1 細(xì)胞,IL-6 mRNA 相對(duì)表達(dá)量顯著低于LV-NC-RNAi 組及培養(yǎng)基空白對(duì)照組(F=33.47,P<0.01)。IL-1β 和TNF-α mRNA 相對(duì)表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,圖5)。

圖4 LV-IL-6-RNAi感染J774A. 1細(xì)胞不同MOI值時(shí)GFP表達(dá)情況(×200)Fig.4 Expression of GFP in J774A. 1 cells infected by LV-IL-6-RNAi with different MOI(×200)

圖5 LV-IL-6-RNAi 及 LV-NC-RNAi 感染 J774A.1 細(xì)胞后IL-6、IL-1β及TNF-α mRNA相對(duì)表達(dá)Fig.5 Relative expressions of IL-6,IL-1β and TNF-α mRNA in J774A. 1 cells infected with LV-IL-6-RNAi and LV-NC-RNAi

2.3 LV-IL-6-RNAi治療CIA的效果

2.3.1 小鼠CIA 模型的構(gòu)建 注射Ⅱ型膠原及弗氏完全佐劑混合乳化液后第28~35 天,小鼠出現(xiàn)關(guān)節(jié)紅腫、活動(dòng)受限,多累及后肢足、踝和膝,但前爪也有受累。自第28 天起,關(guān)節(jié)炎評(píng)分顯著提高(t=3.83,P<0.01,圖6A),成模率為96.43%。CIA 小鼠血清IL-6 水平顯著高于健康對(duì)照組(t=14.72,P<0.01,圖6B)。CIA 小鼠和健康對(duì)照組炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)分別為(207.70±11.04)個(gè)和(28.00±4.56)個(gè)(P<0.01,圖6C、D)。

圖6 小鼠CIA模型構(gòu)建情況Fig.6 Construction of CIA mice model

2.3.2 LV-IL-6-RNAi 對(duì)CIA 關(guān)節(jié)炎評(píng)分的影響首次免疫注射第35 天后,CIA-LV-IL-6-RNAi 組及CIA-MTX組關(guān)節(jié)炎評(píng)分下降。首次免疫注射第42天,CIA-LV-IL-6-RNAi 組 、CIA-MTX 組 、CIA-LV-NCRNAi 組、CIA-PBS 組關(guān)節(jié)炎評(píng)分分別為(5.00±3.26)分、(5.28±2.22)分、(10.71±2.75)分、(9.86±1.34)分,CIA-LV-IL-6-RNAi 組關(guān)節(jié)炎評(píng)分顯著低于 CIA-LV-NC-RNAi 和 CIA-PBS 組(F=10.05,P<0.01)。CIA-LV-IL-6-RNAi 組與 CIA-MTX 組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.19,P=0.85,圖7)。

圖7 各組CIA小鼠關(guān)節(jié)炎評(píng)分Fig.7 Arthritis score of CIA mice in each group

2.3.3 LV-IL-6-RNAi 對(duì) CIA 血 清 IL-6、IL-1β 和TNF-α 的影響 收集小鼠血清,ELISA 檢測(cè)結(jié)果顯示:正常健康組、CIA-PBS 組、CIA-LV-NC-RNAi 組、CIA-LV-IL-6-RNAi 組和 CIA-MTX 組血清 IL-6 水平分別為(28.37±12.35)pg/ml、(234.3±33.55)pg/ml、(272.7±28.46) pg/ml、(117.40±34.69) pg/ml、(158.60±23.97)pg/ml,CIA-LV-IL-6-RNAi 組 血 清IL-6水平顯著低于CIA-PBS組和CIA-LV-NC-RNAi組(F=87.29,P<0.01);CIA-LV-IL-6-RNAi 組與 CIAMTX 組血清IL-6 水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.583,P=0.19,圖8A)。

正常健康組、CIA-PBS 組、CIA-LV-NC-RNAi 組、CIA-LV-IL-6-RNAi 組和 CIA-MTX 組血清 IL-1β 水平分別為(67.50±6.58)pg/ml、(477.4±58.13)pg/ml、(460.0±70.03)pg/ml、(184.3±24.80)pg/ml、(175.7±20.52)pg/ml,CIA-LV-IL-6-RNAi 組血清 IL-1β 水平顯著低于 CIA-PBS 組和 CIA-LV-NC-RNAi 組(F=18.20,P<0.01)。CIA-LV-IL-6-RNAi 組與CIA-MTX組血清IL-1β 水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.27,P=0.79,圖8B)。

正常健康組、CIA-PBS 組、CIA-LV-NC-RNAi 組、CIA-LV-IL-6-RNAi組和CIA-MTX組血清TNF-α水平分別為(53.58±11.96)pg/ml、(534.10±53.20)pg/ml、(601.00±40.07)pg/ml、(384.30±39.18)pg/ml、(417.80±33.91)pg/ml,CIA-LV-NC-RNAi 組血清 TNF-α 水平亦顯著低于CIA-PBS 組和CIA-LV-NC-RNAi 組(F=30.79,P<0.01)。CIA-LV-IL-6-RNAi 組與CIA-MTX組血清TNF-α 水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.65,P=0.99,圖8C)。

圖8 各組小鼠血清IL-6、IL-1β和TNF-α水平Fig.8 Serum IL-6,IL-1β and TNF-α levels of mice in each group

2.3.4 LV-IL-6-RNAi 治療 CIA 對(duì) CIA 關(guān)節(jié)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)的影響 小鼠踝關(guān)節(jié)石蠟切片HE染色,400倍鏡下觀察結(jié)果顯示:健康組、CIA-PBS 組、CIA-LVNC-RNAi 組、CIA-LV-IL-6-RNAi 組和 CIA-MTX 組炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)分別為(24.71±7.04)個(gè)、(173.00±17.14)個(gè)、(187.00±13.67)個(gè)、(91.71±18.03)個(gè)、(97.29±15.10)個(gè),CIA-LV-IL-6-RNAi組和CIA-MTX組炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)數(shù)量均顯著少于CIA-LV-NC-RNAi組和 CIA-PBS 組(F=141.80,P<0.01),而 CIA-LVIL-6-RNAi 組和CIA-MTX 組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.63,P=0.54,圖9)。

圖9 各組小鼠踝關(guān)節(jié)切片HE染色和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)Fig.9 HE staining of ankle joint and number of infiltrating inflammatory cells of mice in each group

3 討論

基因治療已成為RA 最有前景的治療手段之一[8]。RNAi 涉及序列特異性轉(zhuǎn)錄后基因沉默,已成為一種主要的基因治療方法[9]。RNAi 通過(guò)轉(zhuǎn)染瞬時(shí)作用的siRNA 或通過(guò)載體導(dǎo)入穩(wěn)定的shRNA 實(shí)現(xiàn)。RNAi 治療的關(guān)鍵,是根據(jù)靶細(xì)胞選擇適當(dāng)靶點(diǎn)、載體及構(gòu)建高效的RNAi載體顆粒。

IL-6 是RA 發(fā)生、發(fā)展中主要促炎細(xì)胞因子,活化巨噬細(xì)胞是產(chǎn)生IL-6 的主要細(xì)胞,因此本文擬以巨噬細(xì)胞作為靶細(xì)胞、IL-6 作為治療靶點(diǎn)[10-15]。國(guó)外研究者用siRNA脂質(zhì)復(fù)合體特異性沉默IL-6治療CIA取得了令人鼓舞的結(jié)果[16]。本文擬通過(guò)導(dǎo)入穩(wěn)定的shRNA,長(zhǎng)期干擾巨噬細(xì)胞表達(dá)IL-6 而達(dá)到抗炎治療作用。目前有多種載體用于攜帶shRNA,而慢病毒在多種細(xì)胞系中具有基因轉(zhuǎn)導(dǎo)效率高、外源基因穩(wěn)定整合、長(zhǎng)期表達(dá)、細(xì)胞毒性低的特點(diǎn),已成功作為載體用于基因治療[17]。單核巨噬細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、胰腺細(xì)胞等是比較難以轉(zhuǎn)染或感染的細(xì)胞系,目前常用的腺病毒載體對(duì)其感染率低,而慢病毒可轉(zhuǎn)染或感染單核巨噬細(xì)胞系,因此本研究以慢病毒為載體,構(gòu)建LV-IL-6-RNAi,進(jìn)行體外和體內(nèi)研究。

為確保IL-6 被特異性有效抑制,本研究設(shè)計(jì)并合成3 對(duì)針對(duì)IL-6 基因的siRNA 序列以及siRNA 陰性對(duì)照序列,采用巨噬細(xì)胞株J774A.1 檢測(cè)其敲低效率,結(jié)果顯示3 對(duì)針對(duì)IL-6 基因的siRNA 在J774A.1細(xì)胞中均能有效沉默IL-6基因,但靶向IL-6基因的 siRNA 不影響 J774A. 1 細(xì)胞 IL-1β 和 TNF-α mRNA 表達(dá),說(shuō)明在體外J774A. 1 細(xì)胞水平,通過(guò)siRNA轉(zhuǎn)染瞬時(shí)作用,RNAi具有有效性及特異性[18]。篩選出敲低效率最高(80.00%)的IL-6 siRNA 序列,構(gòu)建shRNA、重組慢病毒質(zhì)粒、測(cè)序檢測(cè)驗(yàn)證后抽提質(zhì)粒,并進(jìn)行慢病毒包裝,構(gòu)建LV-IL-6-RNAi 病毒顆粒,穩(wěn)定沉默IL-6 并表達(dá)直接呈現(xiàn)病毒感染能力的GFP。為檢測(cè)LV-IL-6-RNAi 的安全性和更好把握LV-IL-6-RNAi 病毒顆粒小鼠體內(nèi)注射劑量,在體外J774A. 1 細(xì)胞水平進(jìn)行病毒顆粒滴度梯度實(shí)驗(yàn),明場(chǎng)下觀察,感染滴度為1×108TU/ml的高滴度病毒感染72 h 后J774A. 1 細(xì)胞密度仍>90%,說(shuō)明LV-IL-6-RNAi 具較好的安全性。暗場(chǎng)下觀察,表達(dá)GFP的J774A.1細(xì)胞在1×107TU/ml感染滴度下占比最高,說(shuō)明該滴度下LV-IL-6-RNAi感染能力最佳。

以慢病毒最佳感染滴度感染J774A. 1 細(xì)胞,LV-IL-6-RNAi組IL-6 mRNA相對(duì)表達(dá)水平顯著低于LV-NC-RNAi組和培養(yǎng)基空白對(duì)照組,IL-1β和TNF-α mRNA 相對(duì)表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),再次說(shuō)明體外J774A.1細(xì)胞水平通過(guò)載體導(dǎo)入穩(wěn)定shRNA(LV-IL-6-RNAi)靶向 IL-6 的 RNAi 效果及特異性較好。RUBIN 等[19]利用不同病毒載體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性基因治療證實(shí),慢病毒載體治療脫靶效應(yīng)低于其他病毒載體,結(jié)合本研究結(jié)果,再次提示慢病毒是一種針對(duì)巨噬細(xì)胞的高效實(shí)用性載體。以上結(jié)果表明,通過(guò)轉(zhuǎn)染瞬時(shí)作用的siRNA 及通過(guò)載體導(dǎo)入穩(wěn)定的shRNA(LV-IL-6-RNAi)在分子水平上實(shí)現(xiàn)了對(duì)巨噬細(xì)胞的RNAi作用。

CIA 在臨床表現(xiàn)、免疫病理等方面與人RA 類似,因而RA體內(nèi)實(shí)驗(yàn)性基礎(chǔ)研究以CIA作為研究對(duì)象。注射Ⅱ型膠原及弗氏完全佐劑混合乳化液后第28~35天,從關(guān)節(jié)表現(xiàn)、關(guān)節(jié)病理、血清學(xué)方面,均提示建模成功(成模率達(dá)96.43%),可用于體內(nèi)研究。

MTX 作為治療RA 的重要藥物,療效確切,因而被作為陽(yáng)性對(duì)照;治療局部關(guān)節(jié)炎癥理應(yīng)首選關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射,但小鼠關(guān)節(jié)腔狹小,MTX 關(guān)節(jié)腔注射劑量相對(duì)較大,因此選擇MTX 腹腔注射可能更優(yōu)于關(guān)節(jié)腔注射[20-22]。

CIA 模型小鼠二次加強(qiáng)免疫注射前(首次免疫注射后第21 天),分別向4 各組小鼠對(duì)應(yīng)部位注射LV-IL-6-RNAi、LV-NC-RNAi、MTX、PBS 溶液,健康小鼠腹腔注射PBS,首次免疫注射后第28 天,CIA-LV-IL-6-RNAi組和CIA-MTX組關(guān)節(jié)炎評(píng)分增幅減弱;首次免疫注射后第35 天,CIA-LV-IL-6-RNAi組和CIA-MTX 組關(guān)節(jié)炎評(píng)分開始降低,關(guān)節(jié)炎評(píng)分隨時(shí)間而緩慢降低至首次免疫注射后第42天,而陰性對(duì)照、空白對(duì)照組的關(guān)節(jié)評(píng)分持續(xù)提高。提示LV-IL-6-RNAi 治療1 周內(nèi)起效,持續(xù)時(shí)間至少2 周以上。首次免疫注射后第42天,麻醉小鼠行心內(nèi)穿刺取血,檢測(cè)小鼠血清IL-6、IL-1β 和TNF-α 水平,處死小鼠進(jìn)行病理檢查。CIA-LV-IL-6-RNAi 組和CIA-MTX 組血清 IL-6、IL-1β、TNF-α 水平及受累關(guān)節(jié)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)均顯著低于陰性對(duì)照、空白對(duì)照。CIA-LV-IL-6-RNAi 組與CIA-MTX 組在關(guān)節(jié)評(píng)分、血清細(xì)胞因子水平、受累關(guān)節(jié)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)三方面差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說(shuō)明LV-IL-6-RNAi 與1 mg/kg 的MTX 療效相當(dāng)。本研究從關(guān)節(jié)表現(xiàn)、血清細(xì)胞因子水平、關(guān)節(jié)病理上,均證實(shí)LV-IL-6-RNAi治療CIA的有效性,為RNAi技術(shù)從試驗(yàn)到臨床提供了有力支持??紤]到CIA 存活時(shí)間問(wèn)題,本研究的LV-IL-6-RNAi 治療觀察時(shí)間僅為3 周,需后續(xù)研究探索其長(zhǎng)期療效。與傳統(tǒng)藥物相比,慢病毒基因治療無(wú)需反復(fù)多次應(yīng)用。另外,在體內(nèi)CIA 動(dòng)物水平方面,LV-IL-6-RNAi 雖然特異性干擾IL-6 表達(dá),但由于細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)因素,同樣也間接影響其他炎癥因子如IL-1β和TNF-α表達(dá),與體外J774A.1細(xì)胞水平RNAi方面特異性不同。

LV-IL-6-RNAi 實(shí)驗(yàn)基因治療RA 可行且有效。雖然RNAi 治療在基因水平發(fā)揮作用,與新興的針對(duì)細(xì)胞因子的生物制劑在蛋白水平進(jìn)行調(diào)控相比具有一定優(yōu)勢(shì),但目前RNAi 治療仍處于試驗(yàn)階段,仍需大量基礎(chǔ)和臨床研究方能夠應(yīng)用于臨床。希望不久的將來(lái),LV-IL-6-RNAi能夠盡快從試驗(yàn)走向臨床,為RA患者提供安全有效的治療。

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