• 検索結果がありません。

Study Design:The physical states of HPV‑16 in cervical cancer cell lines were ascer- tained by long and accurate polymerase chain reaction(LA‑PCR)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Study Design:The physical states of HPV‑16 in cervical cancer cell lines were ascer- tained by long and accurate polymerase chain reaction(LA‑PCR)"

Copied!
9
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

CHARACTERIZATION  OF HPV‑16 INTEGRATION  IN CERVICAL CANCER CELLS USI  NG  LONG  AND

ACCURATE PCR (LA‑PCR) 

Yoichiro Suzuki

(Received 16 March 2004,Accepted 6 May 2004) Department  of  Obstetrics and Gynecology, Akita University School  of

Medicine, Akita 0108543, Japan   

Abstract

 Objective:The aim  of present study is to clarify HPV‑16 integration in cervical cancer cells using a novel PCR‑based strategy.  

Study  Design:The physical states of HPV‑16 in cervical cancer cell lines were ascer- tained by long and accurate polymerase chain reaction(LA‑PCR). HPV‑16 integra- tion in these cells was examined with a PCR‑based protocol.

Results:Using LA‑PCR  to detect a series of viral and flanking cellular sequences,the sites of viral integration were precisely det ermined. All viral copies were integrated and disrupted one or more chromosomal regi  on in CaSki cells. Although open reading frames E6/7 were preferentially  conserved  i  n  the cells,there was no  other obvious preference for the sites of integration. Thi s LA‑PCR‑based protocol was useful for determining the sites of viral integration not  only in cell lines but also in clinical cancer samples.  

Conclusion:The method described in this report can precisely detect HPV  integration using a small amount of DNA. Its applicat ion to precancerous cervical lesions may lead to early identification of patients at high ri sk for malignant transformation of cervical lesions.  

Key  words:HPV,Integration,SiHa cell,CaSki cell  

Introduction

 

Human  papillomaviruses(HPVs)are  small, double‑stranded DNA  viruses that infect epithelial cells and cause a variety of  skin and mucocutaneous lesions. Approximately 100   different genotypes of HPV  have been identified  to date,and nearly 30 are known  to  be  associated  wi  th  lesions  of  the anogenital tract. Infect ion with specific types of HPV (HPV‑16,‑18,and s everal others)is a well established risk factor for the development of cer-

vical carcinoma .

HPV  infection of uterine cervix epithelial cells is followed by transfer of t he virus to the host cell nuclei. Viral DNA  exists  in two different forms in host cells:episomal and  i  ntegrated. Integration occurs when the original ci rcular viral genomes are disrupted at one or more  sites and integrated into host  cellular  chromosomes  . Benign  and  early‑

stage  cervical  lesions  contain  viral  DNA  as episomes,but  approximat  ely  80% of  cancerous lesions contain integrated  viral DNA . Viral inte- gration results in increased expression and stabil- ity of two viral transforming genes,E6 and E7.

185

( )19  

Akita J Med 31:185‑193,2004

博士論文(平成 10年学位授与)

(2)

The products of these viral genes can immortalize human  keratinocytes or i  nactivate  human  anti oncogenes,p53  and  Rb . Thus,integration  of HPV  into human chromos omes is thought to be a key step in the process of  cervical carcinogenesis .

The  integration  of HPV  genomes  appears  to occur frequently at speci fic sites including the E2 open  reading  frame(ORF)  . In  general,the disruption of E1/2 open readi  ng frames during HPV integration appears to play   an important role in the malignant transformation of   the cervix  following HPV  infection. However ,the molecular events of viral integration and the mol  ecular events leading to malignant transformat ion have not been clearly identified.  

Viral episomes  and  integrated  viral genomes appear to  coexist in  clini cal cervical lesions . Consequently,the amplification of integrated viral and flanking cellular sequences   is required to dem- onstrate viral integration. For specific and sensi- tive detection of viral integration,we adopted a new protocol based  on  long  and  accur  ate polymerase

 

chain reaction(LA‑PCR). Primers were designed based on the HPV16 E6 and   Alu sequences,which is interspersed in human DNA  wi  th a copy number of roughly 750,000,and with a  mean interval of approx- imately 4 kb . This strategy enables us to detect HPV  integration using ampl  ification between HPV and Alu sequences.  

Materials  and  methods  Cell  lines  and  culture  conditions

 The Human cervical cancer cell lines SiHa and CaSki were  obtained  fr om  the  American  Type Culture  Collection(Rockvi  lle, MD, USA)and routinely cultured as adher ent monolayers at 37°C in Dulbeccoʼs modified Eagl s medium (DMEM)sup- plemented with 10% fetal bovine serum (FBS)and in a humidified atmospher e containing 5% CO .

DNA  extraction

 DNA  from  cultured cells was isolated according to van den Brule et  al.  . Briefly,the cells were Characterization of HPV‑16 integration in cervical cancer cells

 

Fig.1  Location of primers in the HPV16 genome

Each primer is indicated wi  th an arrow  along with its nucleotide position in the HPV  genome.

( )20

(3)

 

digested  at room  temperature with  100 mg/ml of proteinase K  in 50 mM  Tr is‑HCl,pH  8.2,containing 10 mM  EDTA  and  2% SDS. Af  ter  a  two‑step phenol‑chloroform  extract ion,DNA  was collected by ethanol precipitation. Ext  racted genomic DNA was dissolved in TE  buf fer(10 mM  Tris‑HCl,pH 8.0,1 mM  EDTA)and  us  ed  as templates in  the following PCR  analysis. 

LAPCR

 Several regions of HPV  16 DNA  were amplified by a LA‑PCR technique t o determine the viral form in SiHa and CaSki cells,i ncluding the disruption of E1/2 ORFs. HPV  16 oligonucl  eotide primers were designed  corresponding  t o  HPV16  E6,E7,E1,E5 and L1 ORFs. The locat ions of each primer in the HPV16 genome are shown i  n Fig.1,and their nu- 秋 田 医 学

Table 1  Nucleotide sequences of the primers HPV16 E6 primers  

 

Name   Nucleotide sequence(5′to 3′) E6 Forward(121‑150) GGAGCGACCCAGAAAGTTACCACAGTTATG E6 Forward(215‑240) CTGCGACGTGAGGTATATGACTTTGC 

 

E6 Reverse(103‑132) CTGGGTCGCTCCTGTGGGTCCTGAAACATT  

HPV16 E7 primers  

Name   Nucleotide sequence(5′to 3′) E7 Forward(606‑630) GCAACCAGAGACAACTGATCTCTAC E7 Forward(736‑765) TGCAAGTGTGACTCTACGCTTCGGTTGTGC 

 

E7 Reverse(780‑805) GGTCTTCCAAAGTACGAATGTCTACA  

HPV16 E1 primer  

Name   Nucleotide sequence(5′to 3′) E1 Forward(2155‑2184)ATAGGGTAGATGATGGAGGTGATTGGAAGC

  HPV16 E5 primer

 

Name   Nucleotide sequence(5′to 3′) E5 Reverse(3867‑3896) CAAAAAGCACGCCAGTAATGTTGTGGATGC

  HPV16 L1 primers

 

Name   Nucleotide sequence(5′to 3′) L1 Forward(5677‑5706)CTCCTGTCCCAGTATCTAAGGTTGTAAGCA

 

L1 Reverse(7095‑7124) TGTAGAGGTAGATGAGGTGGTGGGTGTAGC  

Alu primers  

Name   Nucleotide sequence(5′to 3′) Alu Reverse(169‑198) CGATCCTCCTGCCTCAGCCTCCCGAGTAGC

 

Alu Reverse(121‑150) CCACCACGCCCGGCTAATTTTTGTATTTTT  

HPV  and Alu primers are based on the complete sequence of HPV16(GenBank accession no.K02718)and the Alu‑J cons ensus sequence(GenBank accession no.

U14567).

187

( )21

(4)

  cleotide sequences are presented in Table 1. LA‑

PCR  amplification  was  performed  with  several pairs of HPV16 primers. The   reactions were car- ried out in a final volume of 50μl containing 500 ng of DNA,1X  LA‑PCR Buf fer II(TAKARA,Tokyo, Japan),2.5 mM  MgCl,0.4 mM  dNTPs,0.2μM HPV  primers(forward and   reverse)and 1.25 U  of Taq  polymerase(TaKaRa  LA  Taq,TAKARA)  and carried out in a GeneAmp PCR  System  2400 (PerkinElmer  Instruments,MA,USA). Cycling conditions consisted of an  initial denaturation for 1 min at 94°C,followed by 30   cycles of denaturation for 15 sec at 98°C  and anneal  ing/extension for 10 min at 68°C. The Hot St art method using an anti Taq  polymerase  antibody(TaqStart  Antibody;

Clontech Laboratories,Inc.,Palo Alto,USA)was applied  to  all reactions t o  decrease  non‑specific amplification.  

HPV16Alu  LA  PCR

 To  detect the  integration  of HPV16  genomes, LA‑PCR  was performed with primers correspond- ing to the HPV16 E6 ORF and the Alu sequence.Alu primers were designed bas ed on the Alu‑J consensus sequence. There  are  ei ght  subfamilies  of  Alu repeats,and each primer  has>90% homology to the other members of the s ubfamily. The locations of the HPV16 primers ar e shown in Fig.2,and the nucleotide sequences are pr  esented in Table 1.

The reactions were carried out in a final volume of 50μl containing  100 ng  of   DNA,1X  LA‑PCR Buffer  II(TAKARA), 2.  5 mM  MgCl, 0.4 mM dNTPs,0.5μM  HPV  pri mer,0.002μM  Alu primer and 1.25 U  of Taq polymer  ase(TaKaRa LA  Taq) using a GeneAmp PCR  System  2400. Primer sets used in each reaction wer e E6 F(121‑150)/Alu R (169‑198)in the first PCR and E6 F (215‑240)/Alu R(121‑150)in  the  second  PCR. Cycl  ing  condi- tions consisted of an initial denaturation for 1 min at 94°C,followed by 25 cycl  es of denaturation for 15 sec at 98°C  and annealing/ext  ension for 15 min at 68°C. A  1μl sample of t he first PCR  product was subjected to a second PCR  ampl  ification using an initial denaturation for 1 mi  n at 94°C,followed by 25  

cycles of denaturation for 15 sec at 98°C and annea- ling/extension for 10 min at 68°C. The Hot‑Start method was applied to al l reactions.

Southern hybridization analysis

The amplificat ion product corresponding to the HPV16 E7 region[E7 F(606‑630)/E7   R(780‑805)]

was cloned into the pCR  II vector(Invitrogen Cor- poration,San  Diego,USA)with  the TA  cloning method  using  an  Origi nal  TA  Cloning  Kit (Invitrogen  Corporation)according  to  the manu- facturerʼs instructions. The identity of the insert was confirmed  by  cycle s equencing. The cloned HPV  E7 sequence was i dentical to the known E7 sequence. Purified plasmi d DNA  was subjected to PCR[E7 F(606‑630)/E7 R(780‑805)], and  a  Digoxigenin(DIG)‑11 dUTP‑l  abeled  DNA  probe was prepared  using  the  PCR  DI  G  Labeling  Mix (Roche  Diagnostics  Corporation, Indianapolis, USA)according to the manufacturerʼs instructions. The products of the second HPV16‑Alu LA‑PCR products were separated on   0.8% agarose gels and transferred  to  nylon  membr  anes(Hybond  N+ ; Amersham  International PLC,Bucks,England).

The  membranes  were  incubated  with  the  DIG‑

labeled genomic probe for 12 h and washed twice for 5 min at room  temperatur e in 2X  SSC‑0.1% SDS, followed by a 15 min wash at 42°C in 0.1X SSC‑0.1%

SDS. The hybridized probes were detected using the DIG  Nucleic Acid Det ection Kit(Roche Diag- nostics Corporation).

Results

 LAPCR  analysis  in cervical  cancer  cell  lines  LA‑PCR  amplifications with each different pair of HPV  primers were car ried out to confirm  the existence of each ORF in t he HPV  16 genome(Fig.

2,3). The amplification product corresponding to L1‑URR‑E6‑E7(Reaction  A)was  obt  ained  in both  SiHa  and  CaSki cel ls,whereas the product corresponding  to  E1/2 s equences(Reaction  B/C) was found only in CaSki cells. These results sug- gest that E1/2 ORFs are disrupted in SiHa cells, ( )22 Characterization of HPV‑16 integration in cervical cancer cells

(5)

 

which have one copy of HPV  as previously report- ed . In  addition,the  E1/2  ORF  sequences are conserved in at least some vi  ral copies in  CaSki cells. Consequently,exami  nation  of only  E2 dis- ruption in HPV  genomes is not enough to demon- strate  HPV  integration. Furthermore,although the amplification product s corresponding to E1‑E2‑

E5‑L2‑L1‑URR‑E6‑E7,L1‑URR‑E6‑E7‑E1‑E2‑E5 and  E6‑E7‑E1‑E2‑E5‑L2‑L1  s  equences(Reaction D,E,F,respectively)wer e all obtained,only  the product corresponding to t he E7‑E1‑E2‑E5‑L2 L1‑

URR‑E6 sequence(Reaction G)was not unrecog- nized in CaSki cells. The unrecognized sequence was amplified in the CIN  I   sample. Therefore,it appears that all HPV16 copi  es are disrupted at a

 

site other than E6/7 ORFs and exist in an integrated state in CaSki cells. Thus  ,amplification of both viral and  cellular sequences i  s necessary  for the strict elucidation of the HPV  i  ntegration.

HPV16Alu  LA  PCR  analysis  in  cervical  cancer  cells

 To detect HPV16 integrations in cervical cancer cells, we  carried  out  HPV16‑Al  u  LA  PCR amplification with primer s corresponding to HPV16 E6 ORF and Alu repeats. The   validity of the LA‑

PCR  products was confirmed by Southern blotting with a HPV  E7 probe. A  s  ingle product hybridized to the HPV E7 probe in Si Ha cells after HPV16‑Alu LA‑PCR  amplification,wher  eas multiple strongly

  Fig.2  LA‑PCR  analysis in SiHa and CaSki cells

DNA  extracted from  SiHa   and CaSki cells was subjected to LA‑PCR amplification with each pair of HPV  primers. The outline of each reaction is summar  ized as schemata(Reactions A,B and C). A 3μl portion of the amplified PCR products were s eparated on a 0.6% Agarose gel(lanes A,B and C).

Lambda DNA  digested with HindIII was run in lane M  as a molecular weight marker. The products with the appropriate sizes were not obtained in React  ions B  and C in SiHa cells.

189

( )23 秋 田 医 学

Tabl e  1  Nucl eot i de  s equences  of  t he  pr i mer s HPV16 E6 pr imers  

参照

関連したドキュメント

(24) Similarly, T26 inhibited both Pim-3 kinase activity in a cell-free system and in vitro cell proliferation of human pancreatic cancer cell lines at micromo- lar

NELL1 (a) and NELL2 (b) mRNA expression levels in renal cell carcinoma cell lines OS-RC-2, VMRC-RCW, and TUHR14TKB and control HEK293T cells were analyzed using quantitative

In immunostaining of cytokeratin using monoclonal antibodies, the gold particles were scattered in the cytoplasm of the hepatocytes and biliary epithelial cells

FIGURE 1: The poly-T region in intron 8 of the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) gene amplified by polymerase chain reaction and analysed by a direct

 Quantitative analysis by real-time Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) of chronological change in the expression of hepatocyte growth factor (HGF),

熱力学計算によれば、この地下水中において安定なのは FeSe 2 (cr)で、Se 濃度はこの固相の 溶解度である 10 -9 ~10 -8 mol dm

The purpose of this study was to examine the invariance of a quality man- agement model (Yavas & Marcoulides, 1996) across managers from two countries: the United States

The purpose of this study was to examine the invariance of a quality man- agement model (Yavas & Marcoulides, 1996) across managers from two countries: the United States