白细胞免疫球蛋白样受体LILRB4条件表达小鼠模型的构建

王 磊 赵志玲 连 霞 金昌洙

滨州医学院基础医学院生物化学与分子生物学教研室,滨州医学院山东省肿瘤免疫治疗研究创新团队 山东 烟台 264003

免疫受体酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM)含有6个保守的氨基酸序列(S/I/V/LxYxxI/V/L)[1],可以招募磷酸酶SHP1、SHP2以及SHIP1,进而抑制免疫细胞的活性。因此,细胞内含有ITIM序列的膜蛋白被统称为免疫抑制受体[2]。

白细胞免疫球蛋白受体亚家族成员B4(leukocyte immunoglobulin like receptor B4,LILRB4)属于免疫抑制受体家族成员,其细胞外包含2个免疫球蛋白样结构域(Ig domain),细胞内含有3个ITIMs模体。正常情况下,LILRB4主要表达于树突状细胞、单核巨噬细胞、祖肥大细胞和破骨细胞[1,3-4]。LILRB4是急性单核细胞白血病(M4和M5)的表面分子标志物,与ApoE结合后,分泌Arginase和uPar,促进白血病细胞的免疫逃避[5]。LILRB4在非小细胞肺癌中也有较高水平表达,诱导血管生成和肿瘤间质化转变[6]。在肿瘤微环境中,LILRB4表达于髓系来源的各细胞表面,抑制T细胞的活性,促进肿瘤细胞免疫逃避[7],因此,LILRB4已经成为肿瘤免疫治疗理想靶点。lilrb4是灵长类特有的基因,尽管有文献[1]报道小鼠体内的Gp49b是其同源基因,但其表达模式、结构、功能以及配体与LILRB4均有较大差异,无法完全模拟LILRB4的功能。因此,本研究的主要目的是在小鼠髓系细胞中条件性表达人LILRB4,构建针对人LILRB4免疫耐受小鼠,对于LILRB4在疾病中的作用及功能研究具有重要意义。

1.1 材料 C57BL/6J小鼠购自上海南方模式生物科技有限公司,饲养于滨州医学院SPF级动物房,所有动物实验均已获得滨州医学院医学伦理委员会批准(No.2021-22)。Anti-human LILRB4-APC(Cat#17-5139-42,1∶100,Invitrogen),Isotype-APC(Cat#17-4172-42,1∶400,Invitrogen),Anti-mouseCD11b-PE(Cat # 301330,1∶200,Biolegend)。琼脂糖购自Biosharp公司,异氟烷购自深圳瑞沃德生命科技有限公司,小鼠基因型快速鉴定试剂盒购自Transgene公司。

1.2 仪器 小鼠麻醉仪购自深圳瑞沃德生命科技有限公司,C6-Plus 流式细胞仪购自BD公司,小型高速冷冻离心机购自Eppendorf公司,琼脂糖电泳仪、PCR仪、凝胶成像仪均购自Bio-Rad公司。

1.3lilrb4基因条件性表达小鼠的构建 应用CRISPR/Cas9技术在rosa26基因位点通过同源重组的方式插入人lilrb4基因编码序列,序列前含有一个两侧带有LoxP序列的转录终止序列,在Cre重组酶存在的情况下可以识别LoxP序列后将转录终止序列切除进而启动下游lilrb4的表达。lilrb4基因条件性表达小鼠构建策略见图1A。首先通过体外转录获得Cas9 mRNA及gRNA序列(GGGGACACACTAAGGGAGCTTGG),然后构建同源重组载体,该载体含有3′同源臂CAG-LSL-LILRB4-WPRE-polyA5′同源臂,载体图谱见图1B。将Cas9 mRNA、gRNA及同源重组载体显微注射到C57BL/6J小鼠的受精卵中,获得F0代小鼠。PCR及测序鉴定阳性的F0代小鼠,与C57BL/6J小鼠交配获得阳性F1代小鼠。F1代小鼠进行自交获得纯合的小鼠命名为Rose26LSL/LSL,然后与Lyz2-Cre小鼠杂交获得Rose26LSL/-;Cre。Rose26LSL/-;Cre再进行自交获得髓系细胞上条件性表达人LILRB4的小鼠,命名为Rose26LSL/LSL;Cre。

A.小鼠构建策略示意图;
B.同源重组载体质粒图谱;
C.lilrb4表达序列PCR引物鉴定策略,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表引物P1、P2、P3、P4的位置。

1.5lilrb4基因条件性表达小鼠的鉴定

1.4 人与小鼠lilrb4基因及蛋白的同源性分析 利用NCBI数据库分别找到人与小鼠lilrb4基因CDS及蛋白质氨基酸序列,将得到的序列进行对比分析相似性。

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1.6 统计学方法 应用Prism8.0软件进行统计学分析。定量资料采用t检验。P<0.05为差异具有统计学意义。

1.5.1 基因型鉴定 根据表达序列插入位点设计特异性引物,应用PCR扩增目的条带,lilrb4表达小鼠基因型鉴定策略见图1。Lilrb4表达序列引物序列如下:P1 5′-TCAGATTCTTTTATAGGGGACACA-3′;
P2 5′-TAAAGGCCACTCAATGCTCACTAA-3′;
P3 5′-AAAGTCCCGGAAAGGAGCTG-3′;
P4 5′-AGACAGAAGGCAACTGAGCC-3′。Cre表达序列鉴定引物如下:P5 5′-CCCAGAAATGCCAGATTACG-3′;
P6 5′-CTTGGGCTGCCAGAATTTCTC-3′;
P7 5′-TTACAGTCGGCCAGGCTGAC-3′。反应体系如下:模板2 μL,正向引物(10 μM)0.2 μL,反向引物(10 μM)0.2 μL,2×TransDirect Mouse Genotyping SuperMix 10 μL,高压灭菌水2.6 μL。

2.2 Rose26LSL/LSL;Cre和Rose26LSL/LSL小鼠基因型的鉴定 根据1.5.1的基因型鉴定策略,lilrb4表达序列纯合子小鼠引物P1/P2不能扩增出片段,P3/P4能够扩增出408 bp片段。cre阳性小鼠P5/P6可以扩增出700 bp片段,P6/P7扩增出350 bp片段,而cre阴性小鼠只有P6/P7扩增出350 bp片段。PCR结果显示,以Rose26LSL/LSL;Cre鼠耳作为模板,lilrb4鉴定组只有引物P3/P4扩增出408 bp目的片段(图3A),cre鉴定组P5/P6扩增出700 bp片段,P6/P7扩增出300 bp片段(图3B);
以Rose26LSL/LSL鼠耳作为模板lilrb4鉴定组只有引物P3/P4扩增出408 bp目的片段(图3C),cre鉴定组P5/P6未能扩增出片段,P6/P7扩增出300 bp片段(图3D)。

2.1 人lilrb4与小鼠Gp49b基因及蛋白同源性分析 人lilrb4基因的编码序列为1 347个碱基(NM_001278426.4),编码448个氨基酸组成的蛋白质(NP_001265355.2)。小鼠Gp49b基因的编码序列为1 008个碱基(NM_013532.3),编码335个氨基酸组成的蛋白质(NP_038560.1)。NCBI数据库比对人lilrb4与小鼠Gp49b基因编码序列的同源性,结果表明:在1-411及990-1100基因位点分别有72%的同源性,而412-989未发现任何同源序列(图2A)。蛋白比对发现:在1-373位置上的氨基酸有41%的相似性,而在386-415位点仅有27%的同源性,其余未找到相似序列(图2B)。以上结果表明,人lilrb4与小鼠Gp49b基因及蛋白同源性较差,小鼠的Gp49b基因不能完全模拟人lilrb4的功能。

主要实验仪器:HWCL-3恒温油浴锅(郑州长城科工贸易有限公司),pHS-2型酸度计(上海盛磁仪器有限公司) ,T6紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),S-3000N台式扫描电子显微镜(日本株式会社日立制作所),VERTEX-33 傅里叶变换红外光谱仪(Bruker Optik GMBH公司)。

说出来。在自己情绪消极时,倾诉的对象就有限制了,一定要找一个充满正能量的人作为倾诉的对象,把自己的失望、气恼、伤感等说出来。只有把消极的东西说出来,人才有可能装入积极的东西。说出来,就是从可信赖的朋友或同事那里寻求安慰和帮助,缓解消极情绪。

A.人lilrb4与小鼠Gp49b基因CDS序列比对;
B.人LILRB4与小鼠gp49蛋白序列对比。

1.5.2 细胞水平LILRB4表达情况检测 从Rose26LSL/LSL和Rose26LSL/LSL;Cre小鼠的球后静脉取血,加入红细胞裂解液30 min后,PBS洗涤1遍,进行抗体染色。分别利用CD11b-PE、Isotype-APC,CD11b-PE、LILRB4-APC组合在髓系细胞上检测LILRB4的表达水平,然后将Rose26LSL/LSL和Rose26LSL/LSL;Cre小鼠麻醉状态下处死,分离小鼠骨髓并制备成单细胞悬液,通过70 μm细胞滤器进行过滤,PBS洗涤重复上述染色。

A.Rose26LSL/LSL;Cre小鼠lilrb4表达序列鉴定组中1、3、5泳道为P1/P2引物扩增片段,2、4、6泳道为P3/P4引物扩增片段(408 bp);
B.cre表达序列鉴定组中 1、3、5泳道为P5/P6引物扩增片段(700 bp),2、4、6泳道为P6/P7引物扩增片段(350 bp);
C.Rose26LSL/LSL小鼠lilrb4表达序列鉴定组中1、3、5、7泳道为P1/P2引物扩增片段,2、4、6、8泳道为P3/P4引物扩增片段(408 bp);

D.cre表达序列鉴定组中1、3、5、7泳道为P5/P6引物扩增片段,2、4、6、8泳道为P6/P7引物扩增片段(350 bp)。M为DNA Ladder。

2.3 髓系细胞中人LILRB4的表达 流式细胞仪检测结果表明,在Rose26LSL/LSL;Cre小鼠外周血CD11b阳性的髓系细胞中检测到了人LILRB4的表达,而在Rose26LSL/LSL小鼠中未检测到人LILRB4的表达(图4A)。平均荧光强度统计分析结果验证了该结论(图4B)。骨髓中染色结果与外周血一致,仅在Rose26LSL/LSL;Cre的小鼠的骨髓髓系细胞中检测到了LILRB4的表达(图4C)。

A.外周血CD11b阳性髓系细胞中LILRB4的流式检测图;
B.外周血CD11b阳性的髓系细胞中LILRB4表达的平均荧光强度统计分析;
C.骨髓中CD11b阳性髓系细胞中LILRB4的流式检测图。MFI为平均荧光强度;
**P<0.01。

LILRBs家族有5个成员,主要表达于造血系细胞中,并抑制多种免疫细胞的激活。由于LILRBs的免疫抑制功能与CTLA4、PD-1等免疫反应靶点的功能类似,因此,LILRBs被认为是免疫反应靶点分子[8]。LILRBs家族中的LILRB4作为M4、M5型急性髓系细胞白血病的分子标志物,通过免疫反应靶点作用促进肿瘤的免疫逃避,并作为肿瘤支持因子促进肿瘤细胞的发生发展[5]。LILRB4在肿瘤浸润的免疫细胞中表达水平明显升高,这提示,未来应用LILRB4的免疫治疗效果有望达到目前已在临床上应用的PD-1抑制剂[9]的水平。

我回到房间,在想这突如其来的来自隔壁的好意,究竟是什么意思,看着那个精致的果盘上摆满的玲珑剔透的水果上细细的牙签,我觉得这些牙签分分钟都有可能插进我的喉咙,要了我的命。我将果盘中的水果都倒进了厨房的垃圾桶里,一个不留。我觉得我做得对,我甚至都不知道她的名字。

小鼠和人类在遗传和病理生理方面具有相似性。基因工程小鼠模型是研究人类疾病的最佳选择,特别是Cre-LoxP系统广泛用于条件性模型构建,并以特定的方式研究组织/细胞(空间控制)或时间(时间控制)的相关基因[10]。灵长类lilrb4基因在小鼠体内的同源基因为Gp49b。有文献[9,11]报道,利用全身敲除Gp49b的小鼠模型证明lilrb4在实体瘤发展过程中抑制免疫反应以及在病毒感染后可以调控NK细胞的功能。虽然都含有2个免疫球蛋白样胞外域,但LILRB4胞内域含3个ITIMs模体,而gp49B仅有2个ITIMs模体,且两者的同源性较差,gp49B并不能完全模拟LILRB4在体内的功能。因此,gp49B全身敲除的小鼠并不是理想的研究LILRB4的模型。目前尚未见报道关于灵长类LILRB4在小鼠体内过表达的研究。本研究通过构建在髓系细胞条件性表达灵长类lilrb4基因的小鼠模型,成功解决了小鼠对人LILRB4产生免疫排斥的问题,为未来LILRB4应用于肿瘤免疫治疗的研究提供了一个较为理想的小鼠模型。

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