斑马鱼Caspy2基因在制备治疗肿瘤的药物中的用途的制作方法

文档序号:1232363阅读:321来源:国知局
专利名称:斑马鱼Caspy2基因在制备治疗肿瘤的药物中的用途的制作方法
技术领域
本发明属于肿瘤免疫基因治疗领域,具体涉及斑马鱼的Caspy2基因在制备抗肿瘤药物中 的用途。
背景技术
斑马鱼(Danio rerio,俗称zebrafish)具有繁殖能力强、体外受精和发育、胚胎透明 、性成熟周期短、个体小易养殖等诸多特点,为生命科学研究中重要的模式脊椎动物之一。 但目前对斑马鱼自身基因对高等脊椎动物尤其是人的影响研究非常的少。Caspy2基因是一个 来自斑马鱼的caspase基因家族成员,有文献报导它是一个斑马鱼细胞凋亡诱导基因,在斑 马鱼的发育过程中扮演重要的作用,而Caspy2基因是否对人的肿瘤有无治疗效应目前并没有 文献报导。
诱导肿瘤细胞凋亡或激发产生抗肿瘤免疫反应是目前抗肿瘤治疗的两种重要技术手段, 目前大多数治疗方案都是采用单一的抗肿瘤效应进行,如果能够将诱导肿瘤细胞凋亡和激发 产生抗肿瘤免疫反应结合起来将能获得更好及更持久的抗肿瘤疗效,但目前未见相关报导。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种斑马鱼Caspy2基因及其编码的蛋白质的新用途。 具体地说,该用途为斑马鱼Caspy2基因或其编码的蛋白在制备抗肿瘤药物中的用途。
其中,上述斑马鱼Caspy2基因的序列为SEQ ID NO. 3所示或为SEQ ID NO. 3所示序列的保 守性变异体。
其中,上述斑马鱼Caspy2基因所编码的蛋白的氨基酸序列为SEQ ID NO. 4所示或为SEQ ID N0.4所示氨基酸序列的保守性变异体。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供了一种抗肿瘤药物,该抗肿瘤药物是由斑马鱼 Caspy2基因编码的蛋白或能表达斑马鱼Caspy2基因的表达载体或宿主细胞添加药学上可接受 的辅助性成分制备而成。其中的斑马鱼Caspy2基因编码的蛋白或能表达斑马鱼Caspy2基因的 表达载体或宿主细胞是作为主要的活性成分。
其中,上述斑马鱼Caspy2基因的序列为SEQ ID NO. 3所示或为SEQ ID NO. 3所示序列的保 守性变异体。
其中,上述斑马鱼Caspy2基因编码的蛋白的氨基酸序列为SEQ ID NO. 4所示或为SEQ IDNO. 4所示氨基酸序列的保守性变异体。
进一步的,上述能表达斑马鱼Caspy2基因的表达载体为pcDNA3. l-Caspy2。 其中上述表达载体pcDNA3. l-Caspy2是由以下步骤制备得到
a、 利用上、下游引物对斑马鱼总RNA进行RT-PCR反应,扩增得到1215bp的Caspy2基因编 码区cDNA片段;
b、 将步骤a得到的编码区cDNA片段禾口pcDNA3. 1 (+)分别用限制性核酸内切酶BamH I 、 EcoRV进行双酶切,将酶切产物进行连接并转化大肠杆菌DH5a,通过菌落筛选、酶切鉴定、 DNA测序鉴定,得到Caspy2基因的真核表达重组质粒pcDNA3. l-Caspy2 。
本发明创造性地发现利用表达载体表达Caspy2基因编码的蛋白质能够诱导肿瘤细胞凋亡 和抗肿瘤免疫的双重抗肿瘤效应。对CT26细胞、LLC细胞、A549细胞中,结果对这3种肿瘤细 胞的增殖产生了显著的抑制效应;利用阳离子脂质体包裹Caspy2基因对CT26和MethA荷瘤小 鼠进行治疗,产生了很强的抗肿瘤作用,发现产生非常好的抗肿瘤作用的原因是经过异种的 Caspy2基因治疗后产生了诱导肿瘤细胞凋亡和抗肿瘤免疫的双重抗肿瘤效应,而且这种抗肿 瘤免疫效应是特异的、长期的,优于现有的普通肿瘤治疗方案。
因此本发明Caspy2基因及其编码蛋白的新用途为肿瘤的免疫基因治疗提供新的选择。本 发明抗肿瘤药物抗肿瘤疗效好,并具有特异的、长期的免疫效应,是一种很有开发价值的抗 肿瘤药物。


图l、质粒pcDNA3. 1 (+)的结构示意图2、 MTT实验检测各处理组肿瘤细胞的增值活性;
图3、流式细胞术检测各处理组细胞的凋亡情况;
图4、肿瘤生长曲线和小鼠的生存期;
图5、肿瘤组织的HE染色;
图6、肿瘤组织的细胞凋亡染色结果
图7、肿瘤组织的细胞凋亡指数;
图8、 pcDNA3. l-Caspy2治疗后所产生的长期抗肿瘤免疫反应。
具体实施例方式
以下结合附图通过对具体实施方式
的描述以详细说明但不限制本发明。 实施例一 Caspy2基因的获取和重组质粒DNA的构建
根据GenBank递交的斑马鱼的Caspy2基因序列(NM—152884),设计引物从斑马鱼中扩增Caspy2基因的编码序列。为了进一步将所扩增Caspy2基因克隆到真核表达载体pcDNA3. 1 (+) 中,如图1所示,本发明在所设计的上、下游引物中分别引入了BamHl 、 EcoRV酶切位点( 引物由上海博亚公司合成)。上游引物(SEQ ID NO. 1):
5' ^GCSSAI^A隱一GATATTACCCAGCTGCT-3'(下划线表示B舰H i的酶切位点;为了增
强基因的表达水平,在设计引物时引入了AAG序列,它们与ATGG共同构成了Kozak序列,如方
框所示^GATGG I);下游引物(SEQ ID NO. 2)
5' {GCe^IMeTCACAGTCCAGGAAACAGGTAGMC-3'(其中下划线表示EcoRV的,切位点)。 取德国Tuebingen品系斑马鱼(四川大学生物治疗国家重点实验室保种),并提取其总
RNA进行RT-PCR以扩增Caspy2基因的编码区cDNA。利用上、下游引物进行RT-PCR反应,扩增
得到1215bp的PCR片段,与GenBank所报导的Caspy2基因的编码区cDNA—致。
将上述PCR产物和pcDNA3. 1(+)分别用限制性核酸内切酶BamHl 、 EcoRV进行双酶切,将
酶切产物进行连接并转化大肠杆菌DH5,通过菌落筛选、酶切鉴定、DNA测序鉴定,得到
Caspy2基因的真核表达重组质粒pcDNA3. l-Caspy2。
上述Caspy2基因的编码区cDNA序列和所编码的蛋白质序列如下
斑马鱼的Caspv2基因的编码区cDNA序列(1215bp) (SEQ ID NO. 3):
^GAGGATATrACCCAGCTGCTGTCTGATGTGCTCGAGGATCTTOTGGAGGCAGAGCTCMACAGTrCACCAGGC
AGCTCTGGATCGGTCTGAAACCAGGCGTCGAACCCATrcCTCGGGGAAAGCTGGAGMTMGGACCGTCAGGATCTG
GTGGACAGCATGGTTCAGCAGTACAGCGAGGATGCCGGGACAATCACAGTACAGACACTGCGCAAAATCMGCAGAA
CGMCGTGCAAAGCGGCTCGAGTCCAATCTGCTGAAAGTrCAGTCGCAGGGGCAAGAAAATMGCAAAACTCTGMG
GCTrcTTAMGCACACGGAGACGATAnTACACGCCGAGGAGCGGGACTCAAAGGAMGGCrTOGCTCTCTrcATCA CCMCATACMTTCGCCMTACACAACACMCCGAAACGGAGCGGACAG溫CGAGGAGMCGCGGAGTGGCTGCTG AGATCTCTGGGCTrcGCTCTrATAAAATACAGAAATCTCAGTGGAAAAGACATCAGGAGAGCAGTiXAGMnTCTC TAMCGTCGTCAACATGMGACGCAGACAGCACCnTATCGTCATCATCTCTCACGGGACTAGMTTGACMTAMG ATGCCATrcTAGGTCTCAGTCACGATGTCTACnTATrcMGAAACTrrCTCCCATCTCMCTCTCTCMCTCTCCG GCTCTGATCGACMACCCMGGTTATCCTGATIiCAGGCCTGCAGAGGAGGGCMTCCAGTGGCGTGCrrGCTCAAGA TTCTCTGTIiCGCATCGGACTCGTGGGTGCACATGGAGAAAGACTniGTCTGTnTATGTCCACCATGCCTAATACTr TCGCATACAGGAATCCAATCGAGGGAAGTlT丄TlTATCAGCTACATAGTGGATGTCTrCTGniCGTCAGCCCACAGG GATGACATTATGGAGCTCnTAGGAAGGTCACCTrcCGTATGGAGAAAGATCAACGTrrCAAAGGTCAGGCGAAACT CTrGCCGTGCATrGAMGGACGTCCATrrCAAAGAGGrrCTACCTGTrrCCTGGACl
斑马鱼Caspy2基因所编码蛋白质的氨基酸序列(404aa) (SEQ ID NO. 4): MEDITQLLSDVLEDLVEAELKQFTRQLWIGVKPGVEPI PRGKLENKDRQDVVDSMVQQYSEDAGTITVQTLRKIKQNERAKRLESNLLKVQSQGQENKQNSEEPQPIP QIISQPIQQI
ISQPINNAGSEDLQPIQADWQRPRQIIPCS QETKNTLLKA
HGDDIYTPRSGTQRKGLALLITNIQFANTQ HNRNGADRDE
ENAEWLLRSLGFAVIKYRNLSGKDIRRAVE NFSKRREHED
ADSTFIVIMSHGTRIDNKDAIVGVSDDVYF IEETFSHLNS
VNCPALIDKPKVILIQACRGGQSsGVLAQD SVFASDSWVH
MEKDFVcFMSTMPNTFAYRNPIEGSFFISY IVDVFCSSAH
RDDIMELFRKVTLRMEKDQRFKGQAKLLPC IERTSISKRF
Y L F P G L
实施例二本发明产品pcDNA3. l-Caspy2体外抑制肿瘤细胞增殖实验 pcDNA3. l-Caspy2体外抑制肿瘤细胞增殖实验使用的是MTT的方法进行检测,结果如图2 所示。实验分为以下3组A.阴性对照组(图2中的白色柱);B. pcDNA3. l空载体转染组( 图2中的灰色柱);C. pcDNA3. 1-Caspy2转染组(图2中的黑色柱)。分别将1X104 CT26细 胞(小鼠结肠癌细胞)、LLC细胞(小鼠肺癌细胞)、A549细胞(人的肺癌细胞)接种到96 孔板内,第2天当细胞生长至50-60%的覆盖率时进行转染实验,转染48小时后利用MTT实验检 测各处理组肿瘤细胞的增值活性。
实验结果显示:pcDNA3. l-Caspy2转染组的肿瘤细胞增值活性受到显著抑制,特别是CT26 细胞实验组的细胞增殖活性被抑制率达到了75-80%,其他2个肿瘤细胞模型实验组的肿瘤细 胞增殖活性也被抑制了50-60%,该实验结果表明pcDNA3. l-Caspy2具有明显体外抑制肿瘤细 胞增殖的能力。
实施例三本发明产品pcDNA3. l-Caspy2体外诱导肿瘤细胞凋亡实验 检测pcDNA3. l-Caspy2体外诱导肿瘤细胞凋亡实验使用的流式细胞术方法。实验分为以 下4组A.阴性对照组(untreated ,未处理组);B.脂质体对照组(简称为Lipo) ; C. pcDNA3. l空载体转染组(empty plasmid,简称为e-p组);D. pcDNA3. 1-Caspy2转染组( pcDNA3. 1-Caspy2,简称为p-c)。
以CT26细胞为模型,将2X105 CT26细胞(小鼠结肠癌细胞)接种到6孔板内,第2天当 细胞生长至50-60%的覆盖率时进行转染实验,转染48小时后利流式细胞术检测各处理组细胞 的凋亡情况。从流式细胞术检测结果(图3)可以发现pcDNA3. l-Caspy2 (p-c)转染后能够 明显诱导CT26细胞凋亡(细胞的凋亡率为42%),而其它3个处理组细胞的凋亡率都在10%以 下,p-c转染组与其它3个对照组相比具有显著诱导CT26细胞凋亡的作用。该组实验结果表明pcDNA3. l-Caspy2具有明显体外诱导肿瘤细胞凋亡的能力。
实施例四本发明产品pcDNA3. l-Caspy2体内抗肿瘤实验
pcDNA3. l-Caspy2的体内抗肿瘤实验选用的是小鼠的结肠癌(CT26)和纤维肉瘤( MethA)模型。实验分为以下4组A.对照组(PBS处理组,saline,如O所示);B.脂质体 对照组(简称为Lipo,如A所示);C. pcDNA3. l空载体/脂质体复合物处理组(empty plasmid,简称为e-p组,如B所示);D. pcDNA3. l-Caspy2/脂质体复合物处理组( pcDNA3. l-Caspy2,简称为p-c,如A所示)。采取瘤内注射的方式进行治疗,每只小鼠每次 瘤内注射100yg质粒/500yg阳离子脂质体(阳离子脂质体由DOTAP和胆固醇组成,摩尔比为 DOTAP:Chol=l:l)。每周治疗2次,连续治疗3周,每3天测量1次肿瘤体积,并同时观察了个 组小鼠的生存期,结果如图4所示,a和c分别为CT26模型的肿瘤生长曲线和小鼠的生存期, 可以发现p-c治疗组的小鼠肿瘤生长速度受到显著抑制,抑瘤率达到80%,荷瘤小鼠的生存期 也明显延长;b和d分别为MethA模型的肿瘤生长曲线和小鼠的生存期,可以发现p-c治疗组的 小鼠肿瘤生长受到完全抑制,抑瘤率达到100%,实验组小鼠长期生存。以上结果表明 pcDNA3. 1-Caspy2/阳离子脂质体复合物瘤内注射治疗具有显著的抗肿瘤作用。 实施例五、本发明产品pcDNA3. l-Caspy2体内抗肿瘤作用机理研究 将实施例四处理完成的各组小鼠的肿瘤组织进行HE切片(结果见图5),结果表明a. pcDNA3. 1-Caspy2处理组(p-c处理组);b. pcDNA3. l空载体处理组(e-p处理组);c.月旨 质体对照组(Lipo) ; d.对照组(PBS处理组)。e和f是p-c处理组所显示的淋巴细胞侵润 情况。结果显示p-c处理组较其他3组出现了明显的肿瘤组织坏死区域,e和f组结果显示p-c 处理组的肿瘤组织出现了明显的淋巴细胞侵润,产生了抗肿瘤的免疫反应。
对实施例四处理完成的各组小鼠的各组肿瘤组织进行细胞凋亡染色(TUNEL染色)实验 ,染色结果见图6,细胞凋亡指数(细胞凋亡率)见图7。结果表明p-c处理组(凋亡的细胞 为25-30%)较其他3组(凋亡的细胞〈10%)出现了更强的诱导肿瘤细胞凋亡作用,说明p-c能 够明显诱导肿瘤细胞产生凋亡作用。
实施例六、本发明产品pcDNA3. l-Caspy2治疗后产生了长期的抗肿瘤免疫反应 将实施例四中经过pcDNA3. l-Caspy2治疗后的MethA肿瘤模型小鼠分成两组,第一组用l X106MethA细胞进行接种(用A表示),另外一组用3X105 CT26细胞进行接种(用A表示 ),结果如图8所示,图8-A表示肿瘤体积,图8-B表示小鼠的存活率。结果发现用1X106 MethA细胞进行冲击接种(re-challenged injection是指荷瘤小鼠治疗后,再次进行肿瘤接 种的过程, 一般用于研究所产生的抗肿瘤长期免疫效果),小鼠对MethA细胞产生了记忆性免疫反应,接种的MethA细胞未能长出肿瘤,所接种的小鼠长期生存;而用CT26细胞再接种 的小鼠,肿瘤迅速生长,小鼠最终全部死亡。该结果表明小鼠经过pcDNA3. 1-Caspy2治疗后 产生了长期的记忆性抗肿瘤免疫反应。SEQUENCE LISTING
〈110> 四川大学
〈120>斑马鱼Caspy2基因在制备治疗肿瘤的药物中的用途
〈130> A080481k
〈160> 4
〈170> Patentln version 3.4
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〈213> artificial
〈220>
〈223> artificial
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〈211> 34
〈212> DNA
〈213> artificial
〈220>
〈223> artificial
〈400> 2
cgcgatatct cacagtccag gaaacaggta gaac 34
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〈212> DNA
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ttacccagctgctgtctgatgtgctcgaggatcttgtggaggc卿gctc60
ccaggcagctgtggatcggtgtgaaaccaggcgtcgaacccattcctcgg120
gga肌gctggccgtcaggatgtggtggacagcatggttcagcagtacagc180
gaggatgccgggac肌tcacctgcgc肌肌tc肌gcag肌cgaacgtgca240
肌gcggctcgagtccaatctgctgaaagttcagtcgcaggggc肌g肌肌300
cgcagcccatcccgcagatcatctcgcagcccatccagcagatcatctcg360
cagcccatcaacaatgccgggtctgaggatctcc肌cccatccaggctgactggc卿ga420
ccacggcagatcattccctgcagtcaagagactaaaaacacgcttcttaaagcacacgga■
gacgatatttacacgccgaggagcgggactgcttggctctgttgatcacc540
tcgccaataccga肌cggagcggac卿gacgagg卿ac600
gcggagtggctgctgagatctctgggcttcgctgttataatctcagtgga660
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ggtgtcagtgacgatgtctactttattgaagaaactttctcccatctgaactctgtgaac840
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tccagtggcgtgcttgctcaagattctgtgttcgcatcggactcgtgggtgcacatggag960
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〈213> artificial
〈220>〈223> artificial 〈400> 4 Met Glu Asp
lie Thr Gin Leu Leu Ser Asp Val Leu Glu Asp Leu Val
1
Glu
Ala Glu
Pro Gly
Gin
Thr
65
Lys
Asp
50
lie
Glu
lie 145 Asp
Asp 130 Pro
Gly
Phe 210
Val
35
Val
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lie 115 Leu
Gly Ala
Asp 195 Ala
Leu
20
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Asn Lys Gin
Asn 100 Gin
Leu Leu lie
Thr 180 Arg
5
Lys
Arg Leu Glu
Ser
85
Ser
Asp lie Tyr
Thr 165 Asn
Glii Phe Thr
Pro lie Pro
Val Asp Ser
Thr Val Glii
Thr
70
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Cys Ser Gin
Glu 150 Pro
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55
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Gin 135 Thr
Val lie Lys
Tyr 215
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40
Val
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Ser 120 Ala
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Asn 200 Arg
Arg
25
Gly
Glu Glu Pro
Gin 105 Gin
lie Gin Phe
Ala 185 Ala
10 Gin
Leu Leu Lys
Val
90
Pro
Arg Ser Gly
Thr 170 Asn
Leu Trp lie
Lys Leu Glu
Gin Gin Tyr
Arg Lys lie
Lys
75
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Leu 155 Gin
Ser
60
Gin
Asp Trp Gin
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Asn Leu Ser
Gly 220
Asn
45
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Pro lie Asn
Asn 125 Pro
Glu Trp Leu
Leu 205 Lys
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lie 110 Ala
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Asn 190 Arg
15 Val
Ser Gin Gly
Gin
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Arg Lys Gly
Leu 175 Arg
Lys
Asp Arg
Asp Ala Gly
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Ala
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Gly Ser
Arg Gin lie
Lys Ala His
Gly 160 Ala
Asn
Ser Leu
Asp lie ArgArg Ala Val Glu Asn Phe Ser Lys Arg Arg Glu His Glu Asp Ala 225
Ser Thr Phe lie
Phe 230
lie Met Ser His
Val 245
Gly Val Ser Asp
Glu 235
Thr Arg lie Asp
Asp Ala lie Val 260
Phe Ser His Leu Asn Ser Val 275
lie Leu lie Gin
Gly 250
Asp Val Tyr Phe lie 265
Cys Pro Ala Leu
Asn 255 Glu
Lys
Val 290
Ala Gin Asp Ser
Asn 280
Cys Arg Gly Gly
Leu 305
Lys Asp Phe Val
Ala 295
Val Phe Ala Ser Asp 310
Phe Met Ser Thr
Cys 325
Glu Gly Ser Phe
Ser 315
Pro Asn Thr Phe
Arg Asn Pro lie 340
Phe Cys Ser Ser Ala His Arg 355
Leu Arg Met Glu
Met 330
Phe lie Ser Tyr lie 345
Asp lie Met Glu
Ala 335 Asp
Val
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Leu Leu Pro Cys lie 385
Phe Pro Gly Leu
Asp 360
Asp Gin Arg Phe
Glu 390
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Arg Thr Ser lie
Ser 395
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Thr
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Asp Lys Pro
lie 285
Gin Ser Ser Gly Val 300
Trp Val His Met
Glu 320 Tyr
Val
Val 350
Phe Arg Lys
Leu 365
Lys Gly Gin Ala Lys 380
Lys Arg Phe Tyr Leu 400
权利要求
权利要求1斑马鱼Caspy2基因或其编码的蛋白在制备抗肿瘤药物中的用途。
2 根据权利要求l所述的用途,其特征在于所述的斑马鱼Caspy2基因的核苷酸序列为SEQ ID N0.3所示或为SEQ ID NO. 3所示核苷酸序列的保守性变异体。
3 根据权利要求l所述的用途,其特征在于所述的斑马鱼Caspy2基因编码的蛋白的氨基酸序列为SEQ ID N0.4所示或为SEQ ID NO. 4所示氨基酸序列的保守性变异体。
4 一种抗肿瘤药物,其特征在于是由斑马鱼Caspy2基因编码的蛋 白或能表达斑马鱼Caspy2基因的表达载体或宿主细胞添加药学上可接受的辅助性成分制备而 成。
5 根据权利要求4所述的抗肿瘤药物,其特征在于所述的斑马鱼 Caspy2基因的核苷酸序列为SEQ ID NO. 3所示或为SEQ ID NO. 3所示序列的保守性变异体。
6 根据权利要求4所述的抗肿瘤药物,其特征在于所述的斑马鱼 Caspy2基因编码的蛋白的氨基酸序列为SEQ ID NO. 4所示或为SEQ ID N0.4所示氨基酸序列的 保守性变异体。
7 根据权利要求4所述的抗肿瘤药物,其特征在于所述能表达斑马 鱼Caspy2基因的表达载体为pcDNA3. l-Caspy2 。
8 根据权利要求4所述的抗肿瘤药物,其特征在于所述表达载体 pcDNA3. l-Caspy2是由以下步骤制备得到a、 利用上、下游引物对斑马鱼总RNA进行RT-PCR反应,扩增得到1215bp的Caspy2基因 编码区cDNA片段;b、 将步骤a得到的编码区cDNA片段禾口pcDNA3. 1 (+)分别用限制性核酸内切酶BamH I 、 EcoRV进行双酶切,将酶切产物进行连接并转化大肠杆菌DH5a,通过菌落筛选、酶切鉴定、 DNA测序鉴定,得到Caspy2基因的真核表达重组质粒pcDNA3. l-Caspy2 。
全文摘要
本发明属于肿瘤免疫基因治疗领域,具体涉及斑马鱼Caspy2基因在制备治疗肿瘤的药物中的用途。本发明的技术方案是提供了斑马鱼Caspy2基因或其编码的蛋白在制备抗肿瘤药物中的用途。斑马鱼Caspy2基因或其编码的蛋白具有诱导肿瘤细胞凋亡和抗肿瘤免疫的双重抗肿瘤效应,而且这种抗肿瘤免疫效应是长期特异的,优于普通肿瘤治疗方案,为肿瘤的治疗提供了新的选择。
文档编号A61K38/17GK101439189SQ20081030670
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者邓洪新, 魏于全 申请人:四川大学
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