共聚物P85和微泡造影剂对小鼠骨骼肌超声介导基因转染的影响

目的 探讨共聚物P85、微泡造影剂和超声在质粒DNA对小鼠骨骼肌基因转染中的影响.方法 应用共聚物P85、微泡造影剂Optison与DNA混合后直接小鼠胫前肌(TA)注射,并辐照超声.1周后取出胫前肌并快速冰冻切片,荧光显微镜计数表达GFP转染的肌纤维数,HE染色评价肌肉损伤情况.结果 共聚物P85和微泡造影剂Optison均可促进质粒DNA的基因转染(P<0.01,P<0.05).辐照超声可使P85介导的基因转染效率显著提高(P<0.01),但对微泡造影剂介导的基因转染却无显著提高(P>0.05),并且P85所介导的基因转染效率高于微泡造影剂介导的基因转染效率(P<0.01).微泡造影剂和P85耦合并辐照超声可使质粒的基因转染效率显著提高,与所有各组的差异有统计学意义(P<0.01).同时辐照超声显著增加含微泡造影剂组骨骼肌的损伤面积(P<0.01).结论 共聚物P85和微泡造影剂可介导质粒DNA的基因转染,辐照超声对其有促进作用,三者联合应用具有协同作用.     

微泡造影剂及超声促进绿色荧光蛋白质粒在人肝癌细胞HepG2内表达的实验研究

目的研究微泡造影剂与超声辐照是否能提高绿色荧光蛋白质粒在人肝癌细胞HepG2中的转染率。方法将培养的HepG2细胞分为四组：第一组为对照组；第二组以脂质体转染；第三组加入微泡造影剂SonoVue并予以超声辐照；第四组加入脂质体和微泡造影剂SonoVue并予以超声辐照．将合有绿色荧光蛋白报告基因的真核表达质粒pEGFP-N1转染人肝癌细胞HepG2，24小时后以荧光显微镜观察人肝癌细胞HepG2中的绿色荧光蛋白表达情况，并用流式细胞仪测算转染率。结果脂质体转染组与微泡造影剂＋超声辐照组有显著性差异（P〈0．05）。脂质体＋微泡造影剂＋超声辐照组与微泡造影剂＋超声辐照组有显著性差异（P〈0．01）结论微泡造影剂和超声辐照协同脂质体能提高目标基因在肝癌细胞内的转染率。     

纳米微泡介导GFP转染小鼠骨骼肌细胞的实验研究

目的 探讨两种纳米微泡(白蛋白外膜和磷脂外膜)增强基因转染小鼠骨骼肌的作用.方法 以正常C57B10小鼠胫前肌为研究对象,目的基因GFP与微泡混合注入小鼠胫前肌,一侧胫前肌经超声(1MHz脉冲波,脉冲重复频率为100 Hz,20％工作周期,空间峰值时间峰值声强为2 W/cm2,辐照作用时间30 s),另一侧胫前肌不经超声辐照.观察白蛋白纳米微泡及磷脂纳米微泡增强骨骼肌细胞GFP转染水平的作用.1周后处死小鼠,荧光显微镜观察发出绿色荧光者为GFP阳性肌纤维细胞,计数最大GFP阳性肌纤维细胞数,作为GFP基因转染效率指标.结果 ①白蛋白纳米微泡组和白蛋白纳米微泡+超声组最大GFP阳性肌纤维数显著高于阴性对照组(P＜0.05),显著低于阳性对照组(P＜0.05).②磷脂纳米微泡组与阴性对照组及阳性对照组比较,最大GFP阳性肌纤维数差异均无统计学意义(P＞0.05).磷脂纳米微泡+超声组最大GFP阳性肌纤维数较阴性对照组显著增高(P＜0.05);磷脂纳米微泡+超声组与阳性对照组最大GFP阳性肌纤维数差异无统计学意义(P＞0.05).结论 纳米微泡可增强基因转染骨骼肌细胞效率,白蛋白含氟化气体纳米微泡具有发展潜力.     

超声微泡造影剂介导pEGFP-N1转染小鼠角膜的实验研究

目的 探讨微泡造影剂声诺维联合超声介导绿色荧光蛋白质粒转染小鼠角膜的转染效率和安全性.方法 小鼠眼前房分别注射生理盐水、质粒+生理盐水、质粒+造影剂、脂质体+质粒等,以50 Hz,2 W/cm2的脉冲波超声辐照质粒+生理盐水和质粒+造影剂眼10 min.术后第1 d、第3 d、第7 d、第14 d和第21 d荧光体视镜观察眼表EGFP表达出现情况,冰冻切片荧光显微镜观察阳性细胞的分布,病理切片观察组织有无损伤.结果 造影剂联合超声辐照组小鼠眼表出现绿色荧光蛋白的弥漫性表达,明显高于单纯超声辐照组和脂质体转染组,其余对照各组眼表均未见绿色荧光.第3 d时的病理切片各组均无异常.结论 声诺维联合超声辐照在体能安全、有效地介导基因转染眼组织.     

超声微泡介导pEGFP-N1质粒转染人牙周膜成纤维细胞的实验研究

目的 探讨超声微泡造影剂在一定能量的超声波辐照下,介导质粒pEGFP-N1转染人牙周膜成纤维细胞(HPDLFs)的效率及安全性.方法 体外原代培养HPDLFs,以EGFP基因为报告基因,脂质微泡造影剂为载体,用超声辐照介导质粒pEGFP-N1转染HPDLFs.实验组超声+微泡+质粒组根据转染条件不同分成不同亚组,对照组为质粒组、微泡+质粒组、超声+质粒组和脂质体+质粒组.转染48 h后在倒置荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白GFP表达.同时用MTT法检测HPDLFs的活力.结果 超声微泡介导的质粒对HPDLFs的转染效率与脂质体介导的质粒转染效率相似,明显高于其他对照组.超声+微泡+质粒组中HPDLFs的活力明显高于脂质体+质粒组.结论 在一定条件下,超声微泡能安全、有效地介导外源基因的转染与表达.     

超声波与微泡声学造影剂增强体外培养肿瘤细胞基因转染实验研究

目的观察超声波与微泡声学造影剂能否增强体外培养肿瘤细胞基因转染及其转染效率,初步摸索适宜的超声辐照条件.方法将培养的HepG2细胞分为3组,第1组为单纯造影剂转染组:加入5 μg绿色荧光蛋白质粒(PEGFP-C1)与微泡声学造影剂混合液进行转染;第2组为脂质体转染组:用相同浓度PEGFP-C1质粒进行常规脂质体转染;第3组为造影剂加超声辐照转染组:加入5 μg PEGFP-C1质粒与微泡声学造影剂混合液,然后分别用0.25 W/cm2、0.5 W/cm2、1.0 W/cm2超声波经培养板底部辐照10 s.24 h后用荧光显微镜观察各转染组细胞荧光蛋白表达情况,计录每高倍视野(400×)荧光蛋白表达阳性细胞数.结果单纯造影剂转染组未见荧光蛋白表达阳性细胞,造影剂加超声辐照转染组可见不同程度荧光蛋白表达,其中以0.5 W/cm2超声辐照组表达最强,每高倍视野绿色荧光蛋白表达阳性细胞数为(20.7±3.2)个/HP,高于0.25 W/cm2与1.0 W/cm2超声辐照组[分别为(4.8±1.9)个/HP;(9.9±2.3)个/HP],与脂质体转染组[(22.1±3.5)个/HP]比较无显著差异(P>0.05).结论微泡声学造影剂加一定强度的超声辐照能显著增强体外培养肿瘤细胞的基因转染与表达,超声辐照条件是影响转染率的重要因素,适宜条件时其转染效率与常规脂质体转染方法无显著差异.     

脉冲超声辐照微泡增强脂质体介导基因转染的体外实验研究

目的 探讨脉冲超声辐照微泡超声造影剂提高脂质体介导增强型绿色荧光蛋白质粒在肝癌,细胞(HepG2)中转染率的可行性.方法 将HepG2接种在24孔板中,随机分为以下6组:①空白对照组;②质粒+脂质体组;③超声+质粒组;④超声+质粒+微泡组;⑤超声+质粒+脂质体组;⑥超声+质粒+脂质体+微泡组.荧光显微镜及流式细胞仪检测增强型绿色荧光蛋白表达及转染效率;MTT法检测此转染方法对HepG2生长活性的影响.结果 超声+质粒+脂质体组的转染效率最高,并对细胞活性无明显影响;而超声+质粒+脂质体+微泡组转染效率与超声+质粒+脂质体组比较差异无统计学意义(P＞0.05),但细胞活性与空白组比较差异有统计学意义(P＜0.05).结论 脉冲超声辐照可介导基因转染,并能提高脂质体基因转染效率.同时,在一定条件下,超声微泡造影剂可提高超声介导基因转染效率,此方法可为基因转染提供新的思路.     

亚微米级超声微泡造影剂的制备及体外基因转染效率的实验研究

目的 探索制备亚微米级超声微泡造影剂的方法 ,以GFP作为目的 基因验证其作为一种新型基因载体的可行性.方法 以高剪切分散法制备超声微泡造影剂,透射电镜及激光粒度分析仪检测其形态及粒径;将超声微泡造影剂与不同剂量的绿色荧光蛋白质粒PShuttle-IRES-hrGFP-1结合后转染HepG2细胞,利用荧光显微镜观察并检测其基因转染效率.结果 自制超声微泡造影剂为均匀分散的圆泡,粒径分布在282.2～415.7 nm之间,平均值为(335±5)nm,达到亚微米级;该微泡能将GFP基因成功转运到HepG2细胞内并高效表达,转染效率达32.61%±3.42%.结论 自制亚微米级超声微泡造影剂粒径小、分散均匀,并能成功转运外源DNA进入细胞内,可作为一种新型基因载体.     

超声微泡介导绿色荧光蛋白基因在视网膜神经节细胞表达的实验研究

目的探讨超声微泡介导绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)基因在视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells,RGCs)中的转染效率、优化转染的条件及毒性。方法体外培养RGCs,以GFP基因为报告基因,微泡造影剂(声诺维)为载体,用超声辐照介导质粒pEGFP-N1转染RGCs。实验组为质粒组、微泡+质粒组、超声+质粒组、超声+微泡+质粒组,超声+微泡+质粒组根据转染条件不同分成亚组;对照组为空白对照。荧光显微镜和流式细胞仪测定GFP的表达,MTT法检测RGCs的活性。结果与超声+质粒组相比,超声+微泡+质粒组RGCs转染率增加约5倍。优化转染条件后,频率300kHz,声强1.25W/cm2,连续波,辐照时间60s,微泡浓度45μg/ml,质粒浓度50μg/ml时,24孔板培养的RGCs转染率为(26.87±3.12)%。毒性实验证明超声微泡在该条件下进行基因转染对RGCs无毒副作用。结论在一定条件下,超声破裂微泡能增强基因的转染与表达,有望成为一种安全、有效的基因载体。     

超声靶向微泡破坏联合聚乙烯亚胺增强小鼠肌肉基因转染的实验研究

目的 探讨超声(US)靶向微泡(MB)破坏(UTMD)联合聚乙烯亚胺(PEI)对小鼠肌肉基因转染的增强效果.方法 30只Balb/c小鼠随机分为6组,每组5只.绿色荧光蛋白(GFP)质粒DNA (20μg)按下列分组与SonoVue微泡和(或)PEI混合,注入小鼠后肢胫前肌内,然后予以治疗性超声辐照(声强2 W/cm2,占空比50％,超声辐照声强与占空比在实验前予以优化).A组:PBS组(空白对照组);B组:质粒+ US;C组:质粒+MB+ US;D组:质粒+PEI组;E组:质粒+PEI+ US组;F组:质粒+PEI+ MB+US组.10d后处死小鼠,立即取小鼠双后肢胫前肌冰冻切片,荧光显微镜计数GFP阳性肌纤维数.组织同时送检石腊切片,HE染色光镜观察有无炎性损伤及坏死.结果 A组肌肉组织内未见明显绿色荧光;B组可见绿色荧光表达肌纤维,计数为(14±3)个;C组GFP阳性纤维个数(58±6)个,D组(96±7)个,E组(119±11)个,F组(158±18)个.F组的GFP阳性纤维数最多,与其他各组比较差异均有统计学意义 (P＜0.05).各组石腊切片未显示明显的炎症反应和坏死.结论 UTMD联合PEI可显著提高小鼠肌肉组织的基因转染效率.     

超声微泡造影剂介导EGFP质粒转染大鼠视网膜的实验研究

目的探讨超声破坏微泡介导EGFP质粒转染大鼠视网膜的效率及可行性，为实现外源基因高效、定向的转移目的奠定基础。方法将30只Long-evans大鼠分为6组，第1组仅以0．5w／cm。的超声波辐照大鼠眼球，第2组于尾静脉输入适当剂量的微泡造影剂，并立即以相同能量的超声波辐照大鼠眼球，第3组于尾静脉输入质粒，第4组于尾静脉输入质粒，并以超声辐照大鼠眼球，第5组于尾静脉输入质粒与微泡，第6组尾静脉输入质粒、微泡，并用超声辐照眼球。转染2周后，在激光共聚焦显微镜下观察EGFP表达情况。结果超声微泡介导的EGFP质粒对大鼠视网膜的转染效率，明显高于其他实验组。一定能量和时间的超声波辐照，及适当浓度的微泡，对大鼠视网膜脉络膜无明显损伤。结论利用低频率和一定能量的超声击碎携带EGFP质粒的超声微泡造影剂，能够有效地提高EGFP质粒在大鼠视网膜的转染效率。     

Microbubble ultrasound improves the efficiency of gene transduction in skeletal muscle in vivo with reduced tissue damage

Intramuscular injection of naked plasmid DNA is a safe approach to the systemic delivery of therapeutic gene products, but with limited efficiency. We have investigated the use of microbubble ultrasound to augment naked plasmid DNA delivery by direct injection into mouse skeletal muscle in vivo, in both young (4 weeks) and older (6 months) mice. We observed that the albumin-coated microbubble, Optison (licensed for echocardiography in patients), significantly improves the transfection efficiency even in the absence of ultrasound. The increase in transgene expression is age related as Optison improves transgene expression less efficiently in older mice than in younger mice. More importantly, Optison markedly reduces muscle damage associated with naked plasmid DNA and the presence of cationic polymer PEI 25000. Ultrasound at moderate power (3 W/cm2 1 MHz, 60 s exposure, duty cycle 20%), combined with Optison, increases transfection efficiency in older, but not in young, mice. The safe clinical use of microbubbles and therapeutic ultrasound and, particularly, the protective effect of the microbubbles against tissue damage provide a highly promising approach for gene delivery in muscle in vivo.     

Development of safe and efficient novel nonviral gene transfer using ultrasound: enhancement of transfection efficiency of naked plasmid DNA in skeletal muscle

Although clinical trials of stimulation of angiogenesis by transfection of angiogenic growth factors using naked plasmid DNA or adenoviral vector have been successful, there are still unresolved problems for human gene therapy such as low transfection efficiency and safety. From this viewpoint, it is necessary to develop safe and efficient novel nonviral gene transfer methods. As therapeutic ultrasound induces cell membrane permeabilization, ultrasound irradiation might increase the transfection efficiency of naked plasmid DNA into skeletal muscle. Thus, we examined the transfection efficiency of naked plasmid DNA using ultrasound irradiation with echo contrast microbubble (Optison) in vitro and in vivo experiments. First, we examined the feasibility of ultrasound-mediated transfection of naked plasmid DNA into skeletal muscle cells. Luciferase plasmid mixed with or without Optison was transfected into cultured human skeletal muscle cells using ultrasound (1 MHz; 0.4 W(2)) for 30 s. Interestingly, luciferase activity was markedly increased in cells treated with Optison, while little luciferase activity could be detected without Optison (P < 0.01). Electron microscopy demonstrated the transient formation of holes (less than 5 microM) in the cell surface, which could possibly explain the rapid migration of the transgene into the cells. Next, we studied the in vivo transfection efficiency of naked plasmid DNA using ultrasound with Optison into skeletal muscle. Two days after transfection, luciferase activity in skeletal muscle transfected with Optison using ultrasound was significantly increased about 10-fold as compared with plasmid alone. Successful transfection was also confirmed by beta-galactosidase staining. Finally, we examined the feasibility of therapeutic angiogenesis using naked hepatocyte growth factor (HGF) plasmid in a rabbit ischemia model using the ultrasound-Optison method. Five weeks after transfection, the angiographic score and the number of capillary density in rabbits transfected with Optison using ultrasound was significantly increased as compared with HGF plasmid alone (P < 0.01), accompanied by a significant increase in blood flow and blood pressure ratio (P < 0.01). Overall, the ultrasound transfection method with Optison enhanced the transfection efficiency of naked plasmid DNA in vivo as well as in vitro. Transfection of HGF plasmid by the ultrasound-Optison method could be useful for safe clinical gene therapy to treat peripheral arterial disease without a viral vector system.     

超声造影剂Levovist介导质粒GFP转染小鼠骨骼肌细胞的实验研究

目的探讨空气型微泡造影剂Levovist介导基因转染小鼠骨骼肌细胞的作用。方法采用质粒GFP作为目的基因，超声(1MHz脉冲波，20％工作周期，空间时间峰值强度1W／cm^2)结合Levovist作用于小鼠H2K成肌细胞，照射时间分别为10s、20s、30s、40s、50S、60s，流式细胞仪测定GFP阳性细胞率，台盼蓝染色测定细胞生存率。超声结合Levovist作用于小鼠胫前肌，1周后处死小鼠，荧光显微镜测定GFP阳性肌纤维数，HE染色估计肌肉破坏面积。结果超声单独作用于H2K细胞显示出较佳的增强GFP基因表达的作用，加入微泡造影剂Levovist后，细胞死亡率显著增加，GFP基因表达水平降低；动物实验显示，Levovist结合或不结合超声均无增强GFP基因表达水平作用，但会增加肌肉损伤面积。结论本实验条件下，Levovist无增强骨骼肌细胞基因表达作用，却加重细胞损伤。     

超声造影剂SonoVue介导质粒绿色荧光蛋白转染小鼠骨骼肌细胞的实验研究

目的 探讨微泡造影剂SonoVue介导基因转染小鼠骨骼肌细胞的作用。方法 采用质粒绿色荧光蛋白（GFP）作为目的基因，超声结合SonoVue作用于小鼠H2K成肌细胞，照射时间分别为10s、20s、30s、40s、50s、60s，流式细胞仪测定GFP阳性细胞率，台盼蓝染色测定细胞生存率。SonoVue结合或不结合超声作用于小鼠胫前肌，1周后处死小鼠，荧光显微镜测定GFP阳性肌纤维数，HE染色估计肌肉破坏面积。结果 加入SonoVue后，GFP阳性细胞率与细胞生存率总体显著低于阳性对照组；动物实验显示，SonoVue结合或不结合超声均显著增强GFP基因表达水平作用。结论 体外细胞培养SonoVue无增强GFP基因转染的作用，却增加细胞损伤；活体小鼠实验显示SonoVue具有良好的增强骨骼肌细胞基因表达作用。     

超声靶向微泡介导PEDF质粒转染小鼠肝癌的实验研究

目的探讨超声靶向微泡介导色素上皮源性因子(PEDF)质粒转染HepG2荷瘤裸鼠的治疗价值。方法建立裸鼠HepG2肝细胞肝癌模型,随机分为5组。Ⅰ组:对照组;Ⅱ:PEDF质粒组;Ⅲ组:PEDF质粒+微泡组;Ⅳ组:微泡+超声辐照组;Ⅴ组:PEDF质粒-微泡+超声辐照组。疗程结束后观察瘤结节的超声造影特征,计算抑瘤率,并检测瘤组织PEDF蛋白表达。应用SPSS软件分析各组间各参数的差异。结果疗程结束后,Ⅴ组瘤结节超声造影增强明显弱于Ⅰ组;Ⅳ组及Ⅴ组抑瘤率明显高于Ⅱ、Ⅲ组;Ⅴ组瘤组织PEDF蛋白表达高于其他各组。结论超声靶向微泡介导PEDF质粒有助于提高质粒转染率,抑制肿瘤血管生成及肿瘤生长,为肝细胞肝癌的治疗提供了一个新的途径。     

不同超声强度及微泡对基因和组织作用的实验研究

目的探讨不同强度超声破坏微泡对绿色荧光蛋白质粒(green fluorcscent protein，GFP)和小鼠骨骼肌组织的作用。方法分别用0．5w／cm^2、1．0w／cm^2、2．5w／cm^2的超声作用于基因及基因和微泡的混合物2min，琼脂糖凝胶电泳观察质粒基因的电泳图谱变化。并将昆明小白鼠16只分为4组，尾静脉输入白蛋白微泡，同时分别用(0．5w／cm^2、1．0W／cm^2、2．0W／cm^2、2．5w／cm^2的超声作用于小鼠骨骼肌2min．取局部组织HE染色观察超声破坏微泡后组织显微结构的变化。结果不同能量的超声和微泡作用后GFP质粒的电泳图谱结果无变化。0．5w／cm^2超声破坏微泡后无血管充血及红细胞渗出；1．0W／cm^2超声破坏微泡后可引起约30％血管充血，极少量红细胞渗出；2．0W／cm^2超声破坏微泡后可引起约60％血管充血，红细胞渗出较明显；2．5W／cm^2的超声破坏微泡后可使部分骨骼肌变性。结论用1．0W／cm^2和2．0W／cm^2超声作用2min后引起血管充血，红细胞渗出；2．5W／cm^2超声作用2min破坏微泡后可损伤组织。1．0～2．0W／cm^2超声强度破坏微泡后对GFP质粒无明显的损害。     

超声微泡造影剂介导EGFP质粒转染大鼠骨骼肌

目的 探讨增强型绿色荧光蛋白质粒(EGFP)在大鼠骨骼肌微血管通透性增加的条件下表达的可行性.方法 20只清洁级Sprague-Dawley(SD)大鼠,随机均分为裸质粒组(P)、质粒 超声组(P U)、质粒 微泡组(P M)和质粒 超声 微泡组(P U M)共4组进行实验.选择增强绿色荧光蛋白质粒与白蛋白微泡相混合,以超声介导白蛋白微泡破裂的方法 对大鼠骨骼肌行基因转染,转染7 d后,荧光显微镜下观察质粒在大鼠脊斜肌组织中的表达情况.结果 P、P M组大鼠脊斜肌组织中均未见增强型绿色荧光蛋白表达;P U组可见少量微弱绿色荧光,荧光强度较P和P M组明显增强(P<0.05),P U M组可见明显特异性增强型绿色荧光蛋白表达,荧光强度约为P、P M组的10倍,P U组的3倍(P<0.05);P U M组转染率为(42.72±10.07)%较之P U组(13.62±6.17)%明显增高(P<0.05).结论 超声介导微泡造影剂破裂造成的脊斜肌组织毛细血管通透性的增加,是血管内基因成功跨越内膜屏障的主要途径之一.