专利名称:Cdk18基因及其表达产物的应用的制作方法蛋白激酶是由人类基因组中最大的一类基因所编码,其作用是通过将磷酸基团转移至底物蛋白上,来调控各种蛋白的活性、信号转导通路及细胞生物学过程,人类基因群编码超过57个激酶家族之中的518种蛋白激酶。大约有55%已知的原癌基因编码蛋白激酶,其余多数的原癌基因则编码可激活蛋白质激酶或被激酶磷酸化的特异蛋白。所有蛋白激酶参与细胞信号通路,参与心血管疾病、糖尿病、感染性疾病、关节炎和其它免疫紊乱、神经系统如老年性痴呆症,阿默海茨症AD等发病机制,现已发与超过400种人类疾病与蛋白激酶 相关。美国FDA的制药和生物技术公司中有四分之一的药物研究开发方案集中在研发新的蛋白激酶抑制剂,这些药物应用于治疗包括肿瘤、炎症、心力衰竭、糖尿病和神经系统疾病, 超过60种的蛋白激酶抑制剂正在临床试验之中,其中许多已开发上市,如诺华(Novartis)的 Gleevec ,阿利斯康(AstraZeneca)的 Iressa ,施贵宝的 Tarceva (Genentech andOSI Pharmaceuticals),拜尔的 Nexavar (Bayer),辉瑞的 Sutent (Pfzer), Sprycel (Bristol-Myers Squibb),和葛兰素史克的 Tykerb (GlaxoSmithKline),制药公司清楚地认识到蛋白激酶抑制剂的重要性,已成为药物研发的热点。肝癌严重威胁着我国人民的生命健康。肝癌的诊断,尤其早期诊断是临床诊疗和预后的关键。肝癌的治疗在过去20年来已取得很大的进展,外科手术切除及肝脏移植属于“根治性”治疗,仍是肝癌治疗的首要选择。随着肝癌早期诊断水平的提高及肿瘤治疗生物学概念的改变,肿瘤局部非手术治疗在肝癌治疗中的地位日益提高。经导管动脉内化疗栓塞(TACE)已成为不能切除肝癌治疗的首选方法,是中晚期肝癌治疗的重要手段。该方法可使90%以上的肝癌患者受益,但总体疗效有待提高。此外,经皮肝穿刺瘤内无水乙醇治疗(PEI)也是较常用的局部化疗方法,对癌直径< 3cm的肝癌及门静脉癌栓的治疗有一定价值。但目前肝癌的化疗药物基本沿用其他肿瘤的治疗药物,针对性差,疗效不佳,因此,迫切需要寻找新的作用靶点,研究和开发肝癌特异的新药物,提高化疗的特异性和有效性。近几年来随着对肝癌基础研究的深入,生物治疗在肝癌的综合治疗中取得了较大进展,成了继手术、放疗、化疗后肿瘤治疗的第四大疗法,如免疫治疗、基因治疗,包括抗血管生成、自杀基因治疗、肿瘤疫苗治疗、siRNA技术等。但许多生物治疗的临床疗效仍不十分满意,且绝大多数还处在实验研究阶段,相关的关键理论和实验技术仍需进一步研究和发展。CDK18是细胞周期素依赖性激酶家族成员,细胞周期素依赖性激酶(CDKs)是真核细胞中关键的细胞周期调控者,他们的活性被与之结合的细胞周期素控制。因此,有进一步研究的价值。
本发明要解决的技术问题之一是提供一种⑶K18基因及其表达产物在制备诊断肝癌的产品中的应用。本发明要解决的技术问题之二是提供一种⑶K18基因及其表达产物在制备治疗肝癌的药物中的应用。本发明要解决的技术问题之三是提供一对特异扩增CDK18基因的引物,该引物可用于制备用RT-PCR诊断肝癌的产品。本发明要解决的技术问题之四是提供⑶K18基因的s iRNA,该s iRNA可用于制备治疗肝癌的药物。为了解决上述技术问题,本发明通过如下技术方案实现在本发明的一方面,提供了一种⑶K18基因及其表达产物在制备诊断肝癌的产品 中的应用。所述诊断肝癌的产品包括用RT-PCR、实时定量PCR、免疫检测、激酶活性检测、原位杂交、或基因芯片诊断肝癌的产品。所述用RT-PCR诊断肝癌的产品至少包括一对特异扩增⑶K18基因的引物。所述用实时定量PCR诊断肝癌的产品至少包括一对特异扩增⑶K18基因的引物。所述用免疫检测诊断肝癌的产品包括 与⑶K18蛋白特异性结合的抗体,包括多克隆抗体和单克隆抗体。所述用激酶活性检测的产品包括特异性检测CDK18激酶活性的底物及反应体系。所述用原位杂交诊断肝癌的产品包括 与CDK18基因的核酸序列杂交的探针。所述用基因芯片诊断肝癌的产品包括■ 与⑶K18基因的核酸序列杂交的探针。在本发明的一方面,提供了用于制备用RT-PCR诊断肝癌产品的一对特异扩增CDK18基因的引物,所述引物的上游引物序列具有如SEQ ID NO 1所不的序列或其互补序列,所述引物对的下游引物序列具有如SEQ ID NO :2所示的序列或其互补序列。另外,本发明还提供了一种CDK18基因及其表达产物在制备治疗肝癌的药物中的应用。所述治疗肝癌的药物及方式包括通过RNA干扰抑制⑶K18基因表达的双链核糖核酸、DNA载体、腺病毒或腺相关病毒载体,或能够抑制CDK18蛋白激酶活性的化合物、多妝、单克隆抗体。其中,所述治疗肝癌的药物包括通过RNA干扰特异性抑制⑶K18基因表达的双链核糖核酸及其不同修饰状态、不同递送方式。所述治疗肝癌的药物包括携带特异性针对⑶K18基因干扰其表达的DNA载体、病毒载体。在本发明的另一方面,提供用于制备治疗肝癌药物的⑶K18基因的三对siRNAs,分别为 CDK18-sil、CDK18-si2 和 CDK18-si3。其中,CDK18_sil 的正义链具有如 SEQ ID NO:5所示序列,⑶K18-sil的反义链具有如SEQ ID NO :6所示序列。⑶K18_si2的正义链具有如SEQ IDNO 7所示序列,CDK18-si2的反义链具有如SEQ ID NO 8所示序列。CDK18_si3的正义链具有如SEQ ID NO :9所示序列,CDK18-si3的反义链具有如SEQ ID N0:10所示序列。本发明治疗肝癌的药物施用方式可以是口服、全身施用(例如,透过皮肤、鼻吸入或者用栓剂)或肠胃外施用(例如,肌肉内、静脉内或皮下)。本发明的药物也可被制成针剂形式,例如用生理盐水或含有葡萄糖和其他辅剂的水溶液通过常规方法进行制备。诸如片剂和胶囊之类的药物,可通过常规方法进行制备。针齐U、溶液、片剂和胶囊宜在无菌条件下制造。为了实现本发明中CDK18基因作为制备肝癌治疗药物的靶点,本发明通过如下技术方案实现I、化学合成双链核糖核酸分子,其 序列特异性针对CDK18基因序列,利用脂质体包裹递送至肝癌细胞内,干扰⑶K18基因的表达,CCK-8法测量肝癌细胞Huh-7,Hep3B,MHCC-97H,MHCC-97L生长活性。本发明中实验结果证明特异性针对⑶K18基因的小核糖核酸分子能够抑制肝癌细胞体外的生长,说明CDK18基因可用作制备肝癌治疗药物的靶基因。2、利用各种载体,包括DAN载体、腺病毒、腺相关病毒载体来干扰CDK18基因的表达,达到体内干扰CDK18基因的效果,从而实现抑制肝癌细胞体内增殖的目的。3、获得能够特异性抑制⑶K18基因激酶活性的多肽、单克隆抗体,达到抑制⑶K18激酶活性的目的,从而实现抑制肝癌细胞体内增殖的目的。4、获得能够特异性抑制⑶K18基因激酶活性的化合物,达到抑制⑶K18激酶活性的目的,从而实现抑制肝癌细胞增殖的目的。本发明中用于特异性干扰CDK18基因的小核糖核酸序列设计原则如下(I)从转录本(mRNA)的AUG起始密码开始,寻找“AA” 二连序列,并记下其3’端的19个碱基序列,作为潜在的siRNA靶位点。有研究结果显示GC含量在45% -55%左右的siRNA要比那些GC含量偏高的更为有效。Tuschl等建议在设计siRNA时不要针对5’和3’端的非编码区(untranslatedregions, UTRs),原因是这些地方有丰富的调控蛋白结合区域,而这些UTR结合蛋白或者翻译起始复合物可能会影响siRNA核酸内切酶复合物结合mRNA从而影响siRNA的效果。(2)将潜在的序列和相应的基因组数据库(人,或者小鼠,大鼠等等)进行比较,排除那些和其他编码序列/EST同源的序列。例如,使用BLAST (www. ncbi. nlm. nih. gov/BLAST/)(3)选出合适的目标序列进行合成。通常一个基因需要设计多个靶序列的siRNA,以找到最有效的siRNA序列体外评估干扰⑶K18基因表达。本发明首次公开了 CDK18激酶基因的应用,用于制备肝癌诊断的产品和肝癌治疗的药物。本发明⑶K18基因序列特异性siRNA干扰可以显著抑制肝癌细胞的生长,因此CDK18基因及其表达产物可作为诊断肝癌的标志物和用于肝癌治疗的药物靶点,使肝癌诊断更加准确、快速,并提供了新的肝癌治疗的基因靶点。总之,本发明CDK18基因为防治肝癌提供了新的治疗靶点和有效新药。下面结合附图与
对本发明作进一步详细的说明图I是RNAi筛选技术体系示意图2是激酶siRNAs库对四株肝癌细胞H印3B、Huh-7、MHCC_97H、MHCC_97L生长活性影响分布图;图3是四株肝癌细胞H印3B、Huh-7、MHCC-97H、MHCC-97L中5 %可信区间(Confidence interval, Cl)和 10%分析区间(Analysis interval, Al)的确定,分别得到抑制、促进细胞生长的siRNAs及对应的激酶基因图;图4是四株肝癌细胞H印3B、Huh-7、MHCC-97H、MHCC-97L全激酶组范围内RNAi对细胞活性影响的统计图,图中的1、2、3、4代表相应的细胞株数目;图5是RNAi筛选体系鉴定干扰⑶K18基因能够抑制肝癌细胞H印3B、Huh_7、MHCC-97H的生长的柱状图。
8.0),终浓度为20 u M.CCK-8测定细胞活性CCK-8试剂可用于简便而准确的细胞增殖和毒性分析。其基本原理为该试剂中含WST-8 [其化学名称为2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2,4-二磺酸苯)-2H_四唑单钠盐],它在电子载体I-甲氧基-5-甲基吩嗪硫酸二甲酯(1-Methoxy PMS)的作用下被细胞中的脱氢酶还原为具有高度水溶性的黄色甲染料(Formazan dye)。细胞增殖越多越快,则颜色越深;细胞毒性越大,则颜色越浅。对于同样的细胞,颜色的深浅和细胞数目呈线性关系。分光光度计读数,产生原始细胞活性数据,实验流程如图I所示。原始数据经过标准化,数据校正、Z值评估等步骤,得到siRNA库对肝癌细胞生长影响的数据(图2-4),用于进一步分析。 实施例4RNAi干扰效应将构建好的质粒pSUPER质粒转染肝癌细胞后48小时后抽提细胞株RNA,定量PCR鉴定RNA干扰的效果,确认质粒能够发挥RNAi效应后,与pcDNA3. I (质粒质量比5 : I)共转染,将细胞重新接种于IOcm大盘中培养,同时培养液中加入新霉素G418进行筛选培养4 6周,去除培养液,IXPBS漂洗两遍后结晶紫染色后拍照计数。实施例5免疫检测I、抗原蛋白获得(I)利用基因工程表达可从Genebank数据库中获得人⑶K18基因的cDNA序列,通过PCR扩增获得编码框,插入原核生物或真核生物表达载体中,表达⑶K18蛋白,并按基因工程表达产物的纯化体系纯化蛋白。2、抗体制备可采用以下几种方法制备抗体(I)细胞融合法用上述制备的⑶K18蛋白免疫动物(包括兔子、山羊等),获得脾脏细胞,再与骨髓瘤细胞融合,并按常规单克隆抗体制备技术制备单克隆抗体。(2)利用噬菌体表面展示库,克隆免疫动物的脾脏IgG可变区并表达成基因工程单克隆抗体。 (3)利用纯化的蛋白免疫动物,制备多抗血清。3、检测(I)用制备的抗体(多抗或单抗),用组织化学方法进行肝癌的病理检测,阳性信号为肝癌。(2)取患者血清,用ELISA方法检测,阳性反应为肝癌可疑病人。(3)将⑶K18抗体作为蛋白质芯片的探针之一,用于多种肿瘤诊断。实施例6⑶K18基因的小干扰核糖核酸(siRNA)体外化学合成小干扰核糖核酸(siRNA)具有快速、简单和特异性强等特点,在抗肿瘤治疗等方面有广泛的应用前景。针对CDK18基因mRNA设计合成三对siRNAs对应靶序列,该3对siRNA序列分别如下CDK18-sil 正义链GCAAGAGGCUCUCUCUGCCCAUGGA(SEQ ID NO 5);CDK18-sil 反义链UCCAUGGGCAGAGAGAGCCUCUUGC(SEQ ID NO 6);CDK18-si2 正义链CCCAGGAAUUCCUACAGAAGCUACA(SEQ ID NO 7);CDK18-si2 反义链UGUAGCUUCUGUAGGAAUUCCUGGG(SEQ ID NO 8);CDK18-si3 正义链ACCUGGACAGUGACCUGAAGCAGUA(SEQ ID NO 9);CDK18-si3 反义链UACUGCUUCAGGUCACUGUCCAGGU (SEQ ID NO :10)另外设置无关序列作为阴性对照siRNA,正义链,5’-UUCUCCGAACGUGUCACGUdTdT-3’(SEQ ID NO :11),反义链,5’-ACGUGACACGUUCGGAGAAdTdT-3’(SEQ ID NO :12)在96 孔板中每孔接种 3 X IO3 个 Huh-7,Hep3B, MHCC-97H 和 MHCC-97L 细胞(无血清培养液)(均源自中国科学院细胞库),待细胞密度达到40 %左右时,利用脂质体(Lipofectamine2000)转染试剂分别将上述3种siRNA按终浓度50nmol/L转染进Huh_7,Hep3B, MHCC-97H和MHCC-97L细胞中,4h后换成含10%胎牛血清的DMEM。以24h为I个检测单位培养7d,每天检测I次该细胞密度。每孔待测细胞液中加IOii L CCK-8,37°C孵育Ih0利用酶标仪在450nm波长下检测其吸光度以代表细胞存活能力,绘制生长曲线。实验结果,如图5所示,表明特异性干扰CDK18表达的小干扰核糖核酸(siRNA)能够抑制肝癌细胞系MHCC-97H的生长,肝癌细胞的存活率明显低于对照组的细胞,说明人⑶K18基因的表达下调能在一定程度上抑制肝癌细胞生长。
本发明公开了一种CDK18基因及其表达产物的应用,用于制备肝癌诊断及治疗的产品。本发明的CDK18基因及其表达产物,可作为诊断肝癌的特异性标志基因,使肝癌诊断更加准确、快速;本发明的CDK18基因及其表达产物可作为制备治疗肝癌药物的靶基因,提供新的肝癌治疗途径。
Cdk18基因及其表达产物的应用制作方法
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