基于基因敲除的炎性肠疾病复合动物模型研究进展

建立合适的动物模型对于研究炎症性肠疾病（IBD）的机制以及探索新的治疗途径具有重要意义。单敲除某些与人类IBD易感性相关的基因并不表现为IBD的症状或症状较轻,而结合其他造模因素建立的复合动物模型能更好地模拟IBD的临床特征。本文主要介绍了三类新型复合动物模型的具体特点：基因双重敲除动物模型较单基因敲除模型的建立周期更短、疾病症状更明显;螺杆菌复合基因敲除模型有助于研究微生物感染在IBD发病机制中的作用;在基因敲除的基础上特异性缺失某种免疫细胞可用于研究该免疫细胞在IBD发展中的作用。这些模型在一定程度上有助于探索IBD的机制,其中Muc2/IL-10双重敲除模型有望成为IBD遗传学研究的重要动物模型。     

S100A16基因敲除小鼠模型的构建与鉴定

目的：S100A16在肥胖以及多种恶性肿瘤发生发展中发挥了重要作用,本研究拟构建S100A16基因敲除小鼠模型。方法：利用基因表达调控系统(即Cre/lox P系统)构建全身敲除小鼠。采用聚合酶链式反应(PCR)鉴定小鼠的基因型,采用实时定量PCR(QRT-PCR)、Western blot方法验证其转录及翻译水平的表达。结果：成功建立了S100A16全身敲除小鼠模型,基因敲除杂合子小鼠成功饲养繁殖,目前为止未出现纯合子小鼠。S100A16敲除小鼠主要代谢器官,如脂肪、肌肉、肝脏中S100A16蛋白表达量显著下降。结论：S100A16 基因敲除小鼠模型的构建为研究肥胖及胰岛素抵抗中的作用及机制提供了动物模型。     

高尿酸血症动物模型的研究进展

高尿酸血症已成为危害人类健康的一种常见症状,而高尿酸血症动物模型是研究痛风防治新策略、药物研发和评价的基础。就常用的高尿酸血症动物模型进行了梳理,将高尿酸血症动物模型分为药物性模型和基因敲除模型。前者造模主要用到尿酸合成前体物质腺嘌呤等嘌呤类物质、尿酸酶抑制剂氧嗪酸钾和尿酸分泌抑制剂乙胺丁醇等药物;后者主要涉及到尿酸酶Uox和转运体ABCG2基因的敲除。与药物造成的高尿酸动物模型相比,Uox基因敲除大鼠和小鼠是以后高尿酸血症动物的发展方向。     

APPswe/PS1dE9/TAU三转基因阿尔兹海默病大鼠模型的建立

目的大鼠的大脑比小鼠更大,是研究神经系统的重要模型。建立APPswe/PS1dE9/TAU三转基因大鼠,发展能更全面表现人类阿尔兹海默病表型的动物模型。方法构建人PrP-hAPP695 K595N/M596L、PrPhPS1dE9和PDGF-TAU转基因表达载体,显微注射法制备转基因大鼠。PCR法鉴定转基因首建鼠及其子代基因型。Western blot检测转基因大鼠脑组织中人APP、PS1和TAU蛋白的表达。Morris水迷宫检测6月龄三转基因大鼠学习记忆能力改变。APP、PHF-TAU免疫组织化学染色观察三转基因大鼠脑组织APP及TAU的表达。结果得到1个同时高表达人APP、PS1和TAU三个基因的转基因大鼠品系。转基因大鼠6月龄已经出现显著的行为学改变:学习记忆能力下降,病理学改变表现为过度磷酸化TAU增多和神经元胞浆内Aβ表达异常增加。结论成功建立了APPswe/PS1dE9/TAU三转AD大鼠,可做为新一代工具动物模型用于基础医学和AD转化医学研究。     

肺淋巴管肌瘤病动物模型的构建及临床应用的研究进展

肺淋巴管肌瘤病(PLAM)是一种好发于育龄期女性的低度恶性肿瘤性疾病, 有效动物模型的缺乏一直是其机制研究的瓶颈。现有PLAM动物模型包括注射结节性硬化症复合体基因2(TSC2)缺失肿瘤细胞的移植瘤小鼠模型和TSC基因敲除的转基因小鼠模型, 其中移植瘤小鼠模型包括同种异体移植瘤、人源化异种移植瘤和大鼠源性异种移植瘤, 转基因小鼠模型包括胚系基因敲除和条件性基因敲除小鼠。部分PLAM动物模型存在PLAM样肺部病变, 主要用于寻找PLAM新的治疗靶点和PLAM肿瘤细胞来源, 但并不能完全代表PLAM患者的疾病发展。本文总结了目前所有PLAM动物模型的特点及临床应用情况, 并结合笔者研究经验着重分析近6年的研究进展, 以期供该领域学者参考。     

人源化小鼠模型研究及应用进展

研究人类复杂疾病的发病机制,筛选有效药物,需要理想的动物模型来进行大量的体内试验。小鼠是应用最为广泛的生物模型之一,但考虑到小鼠与人类在生理、病理等诸多方面存在差异,构建具有人类功能性基因、细胞或组织的人源化小鼠模型尤为重要。该文对人源化小鼠模型的研究概况及其在肿瘤、感染性疾病、自身免疫性疾病和代谢性疾病等方面的应用进行综述。     

microRNA⁃1调控神经嵴细胞进而影响颅面发育

目的：采用基因敲除斑马鱼模型,观测microRNA?1（miR?1）对神经嵴细胞（neural crest cell,NCC）和颅面发育的影响。方法：用CRISPR/Cas9基因敲除系统敲除斑马鱼miR?1,观察其神经嵴衍生物的表型。原位杂交检测NCC诱导分化相关基因的表达,并用实时定量PCR （qRT?PCR）等检验与凋亡相关基因的表达。结果：基因敲除组斑马鱼下颌骨严重萎缩,色素细胞延迟出现。原位杂交显示,受精后24 h,tfap2a、dlx3b、ngn1和snailb表达下降。qRT?PCR结果证明miR?1影响凋亡相关基因的表达。结论：miR?1参与NCC的调控进而影响颅面发育,其可能通过凋亡相关通路而发挥作用。     

IL-31 RA基因敲除小鼠纯合子模型的建立

目的：建立IL-31RA基因敲除小鼠纯合子模型,为IL-31RA基因相关研究提供动物模型。方法：IL-31RA基因敲除小鼠严格按照SPF级要求的动物饲养标准进行饲养繁殖,采用聚合酶链式反应（ PCR）法鉴定子代小鼠的基因型,RT-PCR法鉴定小鼠IL-31RA mRNA的表达,Western blot鉴定IL-31RA蛋白的表达,HE染色观察小鼠重要脏器的形态学变化。结果：PCR法成功检测出子代小鼠的3种基因型,纯合子基因敲除小鼠未检测出IL-31RA mRNA和IL-31RA蛋白的表达,IL-31RA基因敲除小鼠的重要脏器的形态学特征与野生型小鼠比较无明显变化;基因敲除小鼠可成功饲养繁殖,亦可获得较多的基因敲除纯合子小鼠。结论：成功构建了IL-31RA基因敲除小鼠纯合子模型。     

长春新碱诱导建立人结肠癌MDR动物模型及MDR1和MRP1基因表达

目的建立人结肠癌多药耐受性动物模型并初步探索其耐药机制。方法结合体内外诱导方法建立人结肠癌多药耐受性动物模型,利用VCR和CTX的肿瘤抑制实验评价其MDR特性;利用real-time PCR和Western blotting等方法分析其P-gp/MDR1和MRP1基因和蛋白的表达。结果肿瘤抑制实验结果显示,MDR和敏感型结肠癌模型的肿瘤生长速度差异不显著,MDR结肠癌动物模型对于VCR和CTX的耐药性均有较大程度的提高;表达分析结果显示,人结肠癌MDR动物模型的P-gp/MDR1表达水平有较大提高,而MRP1表达没有显著变化。结论人结肠癌多药耐受性动物模型具有较好的多药耐受性,其多药耐受性表型主要是由于P-gp/MDR1过量表达所导致。     

靶向小鼠Abcb11基因CRISPR/Cas9系统的构建及效率检测

目的：ABCB11基因突变是肝内胆汁淤积症2型(PFIC-2)的主要病因，本研究试图构建特异性靶向小鼠Abcb11基因的CRISPR/Cas9系统，并检测该系统的基因编辑效率。方法：根据小鼠Abcb11基因的DNA序列，设计3条sgRNA导向序列，通过构建sgRNA表达载体，将sgRNA质粒和Cas9质粒一起转入N2a细胞，药物筛选，阳性细胞DNA的PCR产物测序以及TA克隆测序等实验，完成基因编辑系统构建及效率检测。结果：sgRNA3导向序列可用于编辑小鼠Abcb11基因，编辑效率为61.54%。结论：靶向小鼠Abcb11基因的编辑系统构建成功，且有较高的编辑效率，为后续建立精准模拟人类PFIC-2疾病的小鼠模型以及临床治疗奠定了基础。     

精子特异性Sleeping Beauty转座酶转基因小鼠模型的建立

目的建立精子特异性表达Sleeping Beauty(SB)转座酶转基因小鼠模型,为研究SB转座子在小鼠中的应用提供工具。方法克隆精子特异性启动子用以驱动SB转座酶基因的表达,建立精子特异性表达SB转座酶的载体,利用显微注射方法建立以C57BL/6J为背景的精子特异性表达SB转座酶的转基因小鼠。PCR鉴定首建鼠的基因型,western blot(WB)和免疫组织化学(IHC)检测SB转座酶基因在小鼠生殖腺睾丸中的表达情况,筛选睾丸中高表达SB转座酶的转基因小鼠。结果显微注射方式获得了5只首建小鼠,其中3只能稳定传代,利用WB和IHC成功的筛选出一株在精子中高表达SB转座酶的转基因小鼠。结论成功建立了精子特异性高表达SB转座酶转基因小鼠模型,为将SB转座子作为一种基因工程工具应用于小鼠基因修饰模型的建立提供非常重要的工具资源。     

利用CRISPR/Cas9敲除大鼠胰岛素受体底物1（Irs1）基因

目的为研究胰岛素受体底物1(Irs1)基因与代谢病之间的关系,我们利用CRISPR/Cas9系统敲除大鼠Irs1基因,为研究代谢病提供基因敲除大鼠。方法针对Irs1第一外显子,设计CRISPR/Cas9作用靶点,构建sgRNA表达质粒。利用T7 RNA聚合酶体外转录sgRNA和Cas9。将Cas9 mRNA和sgRNA混合物注射入SD大鼠的受精卵中,实现靶基因敲除。用T7EN1实验初步检测靶基因的修饰情况,再经过测序分析确定突变。结果获得了5个在Irs1基因突变的首建鼠,突变效率为83%。结论得到了稳定遗传的Irs1基因敲除大鼠。     

大鼠CB1基因真核表达载体的构建及其对CaSki细胞凋亡的影响

目的 构建大鼠CB1(rCB1)基因真核表达载体 ，检测rCB1基因在细胞中的表达，研究rCB1对Caski细胞凋亡的影响。方法 从大鼠脑组织中提取总RNA，RT-PCR扩增rCB1基因, 通过酶切、纯化、连接PCR纯化产物与pCDNA3.1( )质粒，构建pcDNA3.1( )-rCB1。脂质体法将其转染到HEK293和Caski细胞，Western blot及细胞免疫荧光联合激光扫描共聚焦方法检测CB1的表达及定位，流式细胞仪检测细胞凋亡率，Western blot与实时荧光定量PCR检测rCB1、Bcl-2、Bax、Bad的表达。结果 酶切重组质粒获得5300bp的载体片段和1500bp的目的片段，测序结果和rCB1基因序列（NM_012784.4）一致。转染HEK293细胞后， rCB1在HEK293细胞细胞膜和细胞质表达。转染Caski细胞后， rCB1使细胞凋亡率增加（P<0.05）； rCB1基因上调Bax、Bad的表达，同时抑制Bcl-2的表达，与空白组比较，其差异具有统计学意义（P<0.05）。结论 成功构建了pcDNA3.1( )/rCB1真核表达载体, rCB表达于细胞膜和细胞质， rCB1可以明显促进宫颈癌Caski细胞的凋亡，其机制是上调Bax、Bad和抑制Bcl-2的表达。     

载有人心肌细胞钠离子通道及PRKAG2基因的HEK-293T细胞模型的建立

目的尝试建立类似PRKAG2心脏综合征钠离子通道功能的HEK-293T细胞模型,为探讨PRKAG2心脏综合征心律失常机制奠定基础。方法分别构建人PRKAG2基因质粒载体和SCN5A基因质粒载体,共转人胚肾细胞(HEK-293T);应用免疫荧光法、Real-time PCR、蛋白质印迹法检测HEK-293T细胞转染结果及基因表达情况。结果转染48h后,HEK-293T细胞在细胞免疫荧光显微镜下可见红色荧光和绿色荧光。Real-time PCR及蛋白印迹结果证实:单独转染SCN5A组、SCN5A+PRKAG2组、SCN5A+G100S组、SCN5A+R302Q组SCN5A基因及蛋白均有表达,而在空白对照组无表达,差异有统计学意义(P<0.05);SCN5A+PRKAG2组PRKAG2基因及蛋白高表达,而空白对照组、SCN5A组、SCN5A+R302Q组、SCN5A+G100S组表达量较低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论成功建立类似PRKAG2心脏综合征钠离子通道的HEK-293T细胞模型,为后续研究奠定了基础。     

RNA干扰抑制Beclin1基因对裸鼹鼠成纤维细胞增殖与凋亡的影响

目的应用RNA干扰技术抑制自噬调控基因Beclin 1的表达,检测Beclin 1表达对裸鼹鼠皮肤成纤维细胞增殖与凋亡的影响以及p53、BAX、Bcl2等基因表达的影响。方法分别检测裸鼹鼠成纤维细胞经饥饿、H₂O₂刺激等处理后Beclin 1的表达,然后采用设计的Beclin l基因的干扰RNA及阴性对照分别瞬时转染裸鼹鼠成纤维细胞。采用real-time PCR及Western blot法检测沉默效果后,采用CCK-1实验检测沉默后细胞增殖活性,流式细胞仪检测细胞凋亡情况,然后采用Western blot检测相关基因蛋白表达水平。结果饥饿与H₂O₂刺激均能导致Beclin 1表达水平的改变。采用gene expresso转染试剂对裸鼹鼠皮肤成纤维细胞转染效率可达到90%以上,real-time PCR及Western blot结果显示所设计的Beclin 1 siRNA可有效降低Beclin 1的表达。Beclin 1基因沉默后,裸鼹鼠皮肤成纤维细胞增殖抑制率均显著高于对照组,细胞早期凋亡与晚期凋亡率均显著升高,同时p53、BAX、Bcl2、LC3B、p-AKT、mTOR等表达量下降。结论Beclin 1在裸鼹鼠成纤维细胞抵抗饥饿、H₂O₂刺激等过程中表达量显著变化,同时抑制Beclin 1的表达,可抑制裸鼹鼠细胞增殖,促进其凋亡,这提示Beclin 1基因对裸鼹鼠自噬、增殖、凋亡起到调控作用。     

真核表达载体GV394-Nurr1的构建及鉴定

目的构建含人源性Nurr1基因真核表达载体GV394-Nurr1,检测其瞬时表达对细胞内活性氧类物质(ROS)水平的影响。方法 PCR扩增人Nurr1基因,克隆至T载体,测序正确后与真核载体GV394一起,经Bam HI和Xho I双酶切,T4 DNA连接酶连接,构建GV394-Nurr1;采用脂质体将GV394-Nurr1瞬时转染神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞,RT-PCR检测Nurr1基因mRNA水平,通过DCFH-DA染色检测Nurr1对细胞内ROS水平的影响。结果 PCR及测序证实人Nurr1基因正确克隆至真核表达载体GV394;RT-PCR显示Nurr1基因mRNA水平在瞬时转染的细胞中明显增高;DCFH-DA染色显示瞬时转染Nurr1的神经母细胞瘤细胞的细胞内的ROS水平峰值较对照组明显左移。结论成功构建人源性Nurr1真核载体,可在SH-SY5Y细胞中表达并减少细胞内ROS水平,为进一步在体外研究Nurr1的功能及其与多巴胺能神经元的保护作用的关系提供了基础。     

慢病毒介导人PERK基因修饰对内质网应激介导凋亡的影响

目的构建人蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase,PERK)慢病毒载体并包装慢病毒颗粒(lentivirus),探讨成肌细胞C2C12中PERK基因慢病毒修饰对内质网应激介导凋亡的作用。方法设计并合成人PERK基因的上、下游引物,采用PCR方法从真核质粒pcDNA3.l(-)-PERK中扩增目的基因。鉴定后与慢病毒载体pWPT-GFP进行重组,再将重组慢病毒载体pWPT-GFP-PERK与慢病毒包装质粒pMD2G、pSPAX2共转入293T细胞中,进一步包装形成PERK慢病毒(LV-PERK);收集转染后48h的细胞上清,体外感染成肌细胞C2C12,观察绿色荧光蛋白(GFP)感染效率,并应用流式细胞仪(FCM)检测内质网应激时重组慢病毒PERK对C2C12细胞增殖凋亡的影响,蛋白质印迹法检测凋亡相关基因Cleaved Caspase-3与Chop蛋白的表达。结果成功构建和包装了滴度为4.2×108 efu/mL的PERK重组慢病毒。FCM检测结果表明,TM+LV-PERK处理组G1期细胞比例为54.37%,低于TM组(77.91%)和LV-GFP组(66.41%);TM+LVPERK处理组S期细胞比例为31.36%,高于TM组(12.14%)和LV-GFP组(16.96%),各组差异均具有统计学意义(P<0.05);此外,TM+LV-PERK处理组细胞凋亡率为25.91%,高于TM组(11.79%)和Ad-GFP组(11.24%),各组差异具有统计学意义(P<0.05)。免疫印迹检测Cleaved Caspase-3和Chop蛋白的表达与FCM结果一致。结论成功构建和包装LVPERK重组慢病毒颗粒,在内质网应激时,LV-PERK慢病毒可促进C2C12细胞的增殖和凋亡。     

足舟骨、副舟骨痛风性关节炎误诊1例报告

目的 构建人蛋白激酶R样内质网激酶（Protein Kinase R-like ER kinase, PERK）慢病毒载体并包装慢病毒颗粒（Lentivirus）,探讨成肌细胞C2C12中PERK基因慢病毒修饰对内质网应激介导凋亡的作用。方法 设计并合成人PERK基因的上下游引物,从真核质粒pcDNA3.l(-)-PERK中PCR 扩增目的基因。鉴定后与慢病毒载体pWPT-GFP进行重组,再将重组慢病毒载体pWPT-GFP-PERK与慢病毒包装质粒pMD2G、pSPAX2共转入293T细胞中,进一步包装形成PERK慢病毒(LV-PERK);收集转染后48h的细胞上清,体外感染成肌细胞C2C12,观察绿色荧光蛋白（GFP）感染效率,并应用流式细胞仪（FCM）检测ER Stress时,重组慢病毒PERK对C2C12细胞增殖凋亡的影响。结果 成功构建和包装了滴度为4.2×108efu /ml的PERK重组慢病毒。FCM检测结果表明,TM LV-PERK处理组G1期细胞比例54.37 %,低于TM组（77.91 %）和LV-GFP组（66.41%）;TM LV-PERK处理组S期细胞比例31.36 % ,高于TM组（12.14%）和LV-GFP组（16.96%）,各组差异均具有统计学意义（P﹤0.05）;此外,TM LV-PERK处理组细胞的凋亡率为25.91%,高于TM组凋亡率（11.79%)和Ad-GFP组凋亡率（11.24 %）,各组差异具有统计学意义（P﹤0.05）。免疫印迹检测Cleaved Caspase-3和Chop蛋白的表达与FCM结果一致。结论 成功构建和包装LV-PERK重组慢病毒颗粒,在ER Stress时,LV-PERK慢病毒可促进C2C12细胞的增殖和凋亡。     

版纳微型猪近交系TDRP1基因克隆、鉴定及mRNA的组织表达特性

目的 克隆版纳微型猪近交系(BMI)不育和可育公猪TDRP1基因,分析其序列及mRNA表达水平上的差异,预测其蛋白质功能,并检测该基因在可育公猪中的组织表达分布情况.方法 以猪NM_001198925序列为模板,设计特异引物,采用RT-PCR方法结合测序获得TDRP1的cDNA序列并进行生物信息学分析;采用半定量PCR方法检测TDRP1在不育和可育公猪睾丸中的表达规律,分析该基因在可育公猪17种组织中的表达特征.结果 获得了BMI TDRP1基因的编码区序列(GenBank登录号:KJ186786),生物信息学分析表明其编码186个氨基酸,蛋白质相对分子质量(Mw)为20.49 ×10³,等电点(pI)为5.86,无信号肽,有94.1%的概率位于细胞核,含有1个亮氨酸富集的核输出信号.不同物种的氨基酸序列比对表明猪TDRP1与人、恒河猴、小鼠和大鼠等哺乳动物的TDRP1相似性在73%～83.2%之间,其中与人、恒河猴的相似性较高.mRNA表达分析表明,TDRP1在BMI不育和可育公猪睾丸间表达水平差异无显著,在精囊腺和前列腺中高表达,在睾丸和小脑中中度表达,在大脑和肾脏中低表达,在其余组织中不表达.结论 成功克隆了BMI TDRP1基因的全长编码区序列并发现了BMI特有的2个SNP位点;TDRP1基因在BMI不育和可育公猪间序列完全一致,睾丸mRNA表达水平差异无显著性,多组织转录谱分析表明该基因存在明显的组织差异表达现象,在精囊腺和前列腺中有较高表达量,为深入研究TDRP1基因在精子发生方面的作用奠定了基础.     

基于CRISPR/Cas9系统定点编辑小鼠MAD2L1基因及其脱靶效应分析

目的 建立利用CRISPR/Cas9系统对小鼠MAD2L1基因第二外显子基因编辑的方法体系，并分析CRISPR/Cas9对MAD2L1基因编辑的脱靶效应。方法 通过CHOPCHOP网站设计位于小鼠MAD2L1基因第二外显子的靶点序列，并构建Cas9-MAD2L1载体，将该载体转染到NIH/3T3细胞中，通过嘌呤霉素筛选并结合荧光显微镜观察GFP后，提取细胞转染后的基因组DNA，利用PCR方法，结合T7E1分析和桑格尔测序，鉴定对小鼠MAD2L1基因编辑情况，并对转染后的NIH/3T3细胞进行CRISPR/Cas9脱靶效应分析。结果 将Cas9-MAD2L1载体转染到NIH/3T3细胞并进行嘌呤霉素筛选后，荧光显微镜下观察到大量表达GFP的细胞，PCR结合T7E1结果显示，以转染后的细胞DNA为模板扩增出的228 bp MAD2L1 PCR产物，可被酶切成166 bp和62 bp片段，测序结果显示，成功对MAD2L1基因第二外显子靶点处进行基因编辑，脱靶效应分析未检测到CRISPR/Cas9有对脱靶位点进行基因编辑。结论 成功建立对小鼠MAD2L1基因第二外显子进行基因编辑的方法体系，设计的对MAD2L1基因编辑靶点未检测到脱靶效应的发生。