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近年来,基因治疗已成为肿瘤治疗的主要方法之一。在肿瘤基因治疗中,启动子可以通过控制治疗基因表达的时间和水平,达到肿瘤靶向治疗的目的。HSP70B作为分子伴侣参与蛋白质的合成、折叠、装配和转运,在肿瘤细胞中表达,参与肿瘤免疫保护作用;而且HSP70B启动子还表现出独特的热诱导性,它在正常的细胞和组织中不会表达,只有在高温诱导的细胞中才会表达。这一独特的生物学特征,使其在基因工程治疗肿瘤的研究中具有重要的意义。
本实验首先利用PCR技术扩增出HSP70B启动子,然后将HSP70B启动子插入到pEGFP-C1载体上构建了载体pEGFP-HSP70B,然后把重组质粒pEGFP-HSP70B转染到乳腺癌MCF-7细胞中,通过考察绿色荧光蛋白的表达优化HSP70B启动子的转录水平。在此基础上,我们又构建了以热诱导启动子HSP70B启动子调控的靶向hTERT的RNAi表达载体p-shTERT-HSP70B。将重组质粒用ExGen500转染至乳腺癌细胞MCF-7,考察了重组质粒对细胞增殖、细胞周期和细胞凋亡的影响,以及靶向hTERT mRNA的RNAi效应。
实验结果显示诱导温度达到40℃以上时,随着诱导时间的增加绿色荧光蛋白的量增加。当诱导温度达到42℃时,时间为40 min时,绿色荧光蛋白的强度最强,时间继续延长,细胞形态开始变化。诱导温度达到44℃时,我们能明显看到细胞形态发生变化并回缩变圆。重组质粒p-shTERT-HSP70B在42℃诱导40min条件下,对细胞的抑制率为39.9%;乳腺癌MCF-7细胞hTERT mRNA的抑制率达到了69%;并且其细胞凋亡结果也显示其对肿瘤细胞的抑制率达到了31%,细胞周期抑制阻滞在G1期。
实验结果表明热诱导启动子HSP70B调控的RNAi表达载体p-shTERT-HSP70B可以有效的抑制乳腺癌细胞内hTERT mRNA的表达、引起细胞凋亡、影响细胞周期的分布、最终抑制肿瘤增殖。本实验为热诱导启动子HSP70B在RNAi中的应用奠定了的基础。
热诱导启动子HSP70B的转录活性需要热量激活,因此可以实现基因治疗和热疗有机结合。有研究表明,经修饰的超短碳纳米管在13.56 MHz的射频场中,可以将射频导微波能量有效转化为热能,从而达到对肿瘤细胞的热损伤。因此,本研究对碳纳米管作为热诱导启动子HSP70B调控的RNAi表达载体的纳米转运载体的可行性进行了初步探索。我们用小分子量的PEI(MW600)对碳纳米管进行改性,提高其水溶性,负载重组载体p-shTERT-HSP70B转染乳腺癌细胞。实验通过考察射频条件下,重组质粒对细胞活性、细胞周期和细胞凋亡的影响,以及对hTERT mRNA表达情况的影响,探索碳纳米管的“微波-热”转换效应对热诱导性RNAi效应的影响。实验结果显示,改性碳纳米管作为基因载体并未显著提高RNAi效应,这可能与碳纳米管过长,不能将微波能量有效转换为热能有关,我们将在后续研究中对其进一步优化,为肿瘤治疗探索新的途径和方法。