宿主细胞因子在卡波西肉瘤(KS)的发生和维持过程中起着关键作用。我们概述了鉴定在KSHV感染的DMVEC细胞及KS肿瘤组织中发生改变的宿主细胞因子的方法。病毒所改变的细胞基因可作为新型治疗手段的潜在靶点。
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宿主细胞因子在卡波西肉瘤(KS)的发生和维持过程中起着关键作用。我们概述了鉴定在KSHV感染的DMVEC细胞及KS肿瘤组织中发生改变的宿主细胞因子的方法。病毒所改变的细胞基因可作为新型治疗手段的潜在靶点。
目前,卡波西肉瘤(KS)是非洲南部地区最 prevalent 的与艾滋病相关的恶性肿瘤,因此也是全球范围内最 prevalent 的此类肿瘤。1,2 它被定义为血管内皮细胞的血管增殖性肿瘤,并以胸腔积液淋巴瘤(PEL)和某些类型的多中心型Castleman病的形式产生罕见的B细胞淋巴增殖性疾病。3-5 卡波西肉瘤(KS)病灶中仅有1-5%的细胞能够主动支持与KS相关的卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)的裂解复制,显然,在肿瘤发生及肿瘤进展过程中,细胞因子必须与病毒因子相互作用。6,7 鉴定促进卡波西肉瘤病理过程的新型宿主因子对于开发用于肿瘤进展和转移的预后标志物,以及研发治疗卡波西肉瘤的新型疗法至关重要。8 配套视频详细介绍了我们在卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)感染后的皮肤微血管内皮细胞(DMVEC)以及卡波西肉瘤(KS)肿瘤组织中,鉴定宿主细胞基因表达程序变化所采用的方法。9 通过微阵列分析鉴定出表达失调的基因后,利用免疫印迹和双标记免疫荧光法验证蛋白表达的变化。表达失调基因的转录水平变化也得到确认 体外 通过定量实时聚合酶链式反应(qRT-PCR)进行验证。 体外 使用存档的卡波西肉瘤肿瘤组织,通过双标记免疫组织化学和组织微阵列进行研究。8,10 我们鉴定卡波西肉瘤肿瘤组织微环境中失调基因的方法将有助于开发 体外 随后 体内 用于发现和评估卡波西肉瘤新型潜在治疗手段的模型系统
1. KSVH 培养与 DMVEC 感染
2. 模拟感染与KSHV感染DMVEC细胞中总RNA的提取及cDNA的制备
3. 模拟感染与KSHV感染DMVEC细胞的微阵列比较分析
我们的实验室在范德堡大学医学中心微阵列共享资源核心设施以收费服务的方式进行微阵列分析。我们将KSHV感染的DMVEC细胞中基因转录失调的输出文件与模拟感染的对照细胞进行比较。对KSHV感染细胞中与血管生成、细胞增殖相关或代表转移性生物标志物的转录失调基因进行验证。 体外 使用KSHV感染的DMVEC细胞,通过实时PCR、Western印迹和双重IFA进行检测,并将结果与存档的KS肿瘤组织中的发现进行比较。
4. 假感染和KSHV感染DMVEC中发现的差异表达基因的定量Rt-pcr转录分析
5. KSHV 感染的 DMVEC 细胞的双标记免疫荧光分析
6. 针对KSHV LANA和内皮细胞标志物PECAM-1/CD31的KS组织及KS组织芯片的双标记免疫组织化学
7. 通过腺病毒转导 DMVEC 细胞进行基因递送
8. 代表性结果

图1. 来自Lonza Corporation的原代DMVEC细胞在EBM-2培养基中培养,并以0.01的感染复数(moi)接种BCBL-1病毒。 感染后,每天观察DMVEC细胞单层。感染后第10天,模拟感染的细胞呈现鹅卵石样形态,而KSHV感染的细胞则表现出梭形细胞形态,该形态特征与卡波西肉瘤(KS)肿瘤组织中受KSHV感染的内皮细胞所见的梭形细胞一致。照片使用配备CCD相机的NIKON TE 2000S显微镜在总放大倍数100倍下拍摄。

图 2. 对感染 KSHV 的 DMVEC 细胞在感染后第 10 天进行双重标记的间接免疫荧光染色。 感染细胞使用针对 KSHV LANA 的单克隆抗体和针对 KSHV 感染后发生改变的特定宿主细胞蛋白的山羊多克隆抗体进行双重染色。加入与罗丹明和 FITC 偶联的驴抗小鼠和驴抗山羊二抗混合物。使用配备 CCD 相机的 Nikon TE2000S 荧光显微镜观察细胞。使用含 DAPI 的封片介质以显示细胞核。所有照片的总放大倍数均为 200 倍。表达病毒 LANA 蛋白(罗丹明染色)并定位于细胞核的感染细胞,其细胞质中特定宿主细胞蛋白的表达水平降低(FITC 染色)。

图3. KS肿瘤组织中LANA和PECAM-1/CD31的免疫组织化学染色。 艾滋病相关卡波西肉瘤(AIDS KS)肿瘤组织采用单标记和双标记免疫组织化学(IHC)方法对KSHV LANA和PECAM-1/CD31进行染色。A) 显示使用抗LANA单克隆抗体染色的KS组织,并以苏木精复染。白色箭头指示LANA阳性细胞。B) 显示使用抗PECAM-1/CD31单克隆抗体染色的KS组织,染色特异性定位于血管周围的内皮细胞,白色箭头所示。C) 显示同一组织切片中对LANA(Vector Red染色,黑色箭头指示)和CD31(棕色染色,白色箭头指示)进行双标记染色的结果。D) 显示与C图同一张切片中另一区域的较低倍镜视野。明场图像采用NIKON TE2000S显微镜拍摄,A-C图总放大倍数为600×,D图为200×。

图4. 感染后10天通过qRT-PCR检测KSHV LANA的时间表达,与模拟感染的对照细胞比较。 所有KSHV感染的DMVEC细胞的数值均以GAPDH为内参进行标准化。在模拟感染的细胞中未检测到LANA cDNA的扩增。

图 5. 卡波西肉瘤(KS)肿瘤组织芯片。 该组织芯片(TMA)在一张载玻片上排列了直径为 0.6 毫米的组织芯。每个组织芯代表来自不同患者的 KS 肿瘤标本。TMA 由俄亥俄州立大学 Leona Ayers 博士提供的艾滋病癌症标本资源库(ASCR)提供。将石蜡包埋的 KS 肿瘤组织以及配对的正常组织和阳性对照组织置于玻璃载玻片上。KS 肿瘤标本取自口腔、皮肤、软腭、舌部及颈部肿块。所有患者均为 HIV 阳性。

图6. 采用免疫组织化学法对组织微阵列进行KSHV LANA染色,并通过明场显微镜进行分析。 LANA染色使用DAB作为过氧化物酶底物进行显色,LANA阳性细胞呈现明显的棕褐色染色模式。可观察到不同水平的病毒载量及梭形细胞区域。A)代表肿瘤特定区域内局灶性病毒感染。B)代表播散性感染,病毒载量较高,大致与存在的梭形细胞数量相关。染色的组织芯在200倍放大倍数下进行观察。

图7. 在EBM-2完全培养基中以每孔2.5 × 105 个细胞的密度培养的DMVEC细胞,用5 μL滴度为1.0 × 1010 的腺病毒进行转导。 转导后18小时检测EGFP荧光表达。使用尼康TE 2000S显微镜在总放大倍数200倍下拍摄相差图像和荧光图像。原代DMVEC细胞的转染已被证明存在困难,因此我们筛选出可高效递送fibulin-2和galectin-3的病毒载体。我们发现表达EGFP的腺病毒可高效转导原代DMVEC细胞。此外,我们还发现从Lentigen Corporation获得的慢病毒载体在转导原代DMVEC细胞方面同样高效(数据未显示)。
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本报告中使用的方法可在多种实验室环境中进行,但需要一些特殊设备或核心设施的使用权。进行涉及传染性病毒病原体(如KSHV)的实验时,必须采取适当的预防措施,此类实验可能需要在生物安全三级(BSL-3)设施中操作。组织样本的获取还必须获得相应机构审查委员会(IRBs)的批准。
这些方法共同为鉴定表达失调的基因提供了基础 体外 并提供明确的方法 体内 验证内皮细胞中基因表达谱的改变以及基因递送策略。综合这些发现可能有助于阐明受KSHV感染以及特定病毒基因影响的生物化学通路。了解卡波西肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)等致癌病毒如何干扰特定分子通路,可为新型治疗手段的开发提供重要线索。
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未声明任何利益冲突。
我们感谢梅哈里医学院的 James E.K. Hildreth 对本手稿提出的建议和审阅。我们还感谢 Diana Marver 对手稿的编辑工作。本研究得到了梅哈里范德比尔特艾滋病研究中心(NIH 资助号 P30 AI054999-05)、艾滋病健康差异研究中心(NIH 资助号 5U54 RR019192-05)、梅哈里临床研究中心(NIH 资助号 P20RR011792)以及 NIH 资助号 P01 CA113239 的支持。D.J.A 部分经费来自范德比尔特-梅哈里艾滋病研究中心(CFAR)和梅哈里临床研究中心(CRC)的试点资助项目。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| RPMI 1640 | Invitrogen | 05-0001DJ | |
| TPA | Sigma-Aldrich | P1585 | |
| PBS pH 7.4 | Invitrogen | 10010-023 | |
| 丁酸钠 | Sigma-Aldrich | 19364 (FLUKA) | |
| EBM-2 培养基 | Lonza Inc. | CC-3156 | + bullet kits 补充剂 |
| DMVEC 细胞 (HMVEC) | Lonza Inc. | CC2543 | |
| 胎牛血清 | Hyclone | SH30066.03 | |
| 青霉素/链霉素 | Invitrogen | 15140-122 | |
| 腔室载玻片 | Nalge Nunc International | 154461 | |
| KSHV LANA 单克隆抗体 | Vector Laboratories | VP-H913 | 1:50 稀释/IFA |
| 半乳糖凝集素-3 山羊多克隆抗体 | R&D Systems | AF1154 | |
| 驴抗山羊 FITC 抗体 | Jackson ImmunoResearch | 705-095-1 | |
| 驴抗山羊 Rho 抗体 | Jackson ImmunoResearch | 705-295-003 | 1:100 稀释/IFA |
| 封片剂 | Vector Laboratories | H 1500 | Vectashield 含 DAPI |
| BCA 蛋白定量检测试剂盒 | Pierce, Thermo Scientific | 23235 | |
| 硝酸纤维素膜 | Bio-Rad | 161-0112 | |
| 驴抗山羊偶联抗体 | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | SC 2020 | |
| Western 显色底物 | Pierce, Thermo Scientific | 34075 | |
| 生物素标记的兔抗山羊抗体 | Dako | 305-065-045 | |
| AP-链霉亲和素偶联物 | Dako | K 0492 (试剂盒) | |
| 无 RNase 和 DNase 的试剂套装 | Qiagen | 79254 | |
| MJ Mini Cycler 扩增仪 | Bio-Rad | PTC-1148C | |
| Bio-Photometer 分光光度计 | Eppendorf | 952000006 | |
| RC 6 Plus 离心机 | Sorvall, Thermo Scientific | 46910 | |
| Coulter Optima L-90K 超速离心机 | Beckman Coulter Inc. | 392052 | |
| MYiQ iCycler 实时荧光定量 PCR 检测系统 | Bio-Rad | 170-9770 | |
| TE 2000S 荧光显微镜 | Nikon Instruments | TE2000S | |
| 2100 Bioanalyzer 生物分析仪 | Agilent Technologies | G2938C | |
| Eclipse E 200 显微镜 | Nikon Instruments | E 200 | |
| Sorvall Legend RT 离心机 | Thermo Fisher Scientific, Inc. | 75004377 |
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