聚乙烯亚胺/DNA复合物处方工艺优化及体外转染效率

目的:考察聚乙烯亚胺(PEI)相对分子质量、氮磷比(N/P比)、溶剂、离子强度等对PEI/DNA复合物形成、表面性质以及细胞转染效率的影响。方法:制备不同相对分子质量PEI/DNA复合物,通过凝胶电泳和紫外吸收检测确定PEI与DNA的复合能力(N/P比),测定不同溶剂、离子强度下的粒径和Zeta电位,考察复合物在HepG2细胞中的转染情况。结果:PEI与DNA的复合能力与PEI的相对分子质量呈正相关,不同溶剂、离子强度会影响复合物的表面性质,以磷酸盐缓冲液(PBS)为溶剂、PEI(25kD)为载体、N/P比为12～15时,PEI/DNA复合物细胞转染效率明显优于质粒DNA,仅略低于阳性对照组。结论:经优化的PEI/DNA复合物可显著提高DNA在细胞中的转染效率。     

聚乙烯亚胺介导miR-2861模拟物转染MC3T3-E1细胞的体外成骨分化

目的：通过非病毒载体聚乙烯亚胺（PEI）介导miRNA-2861（miR-2861）模拟物转染MC3T3-E1细胞系,探讨miR-2861/PEI复合物在前成骨细胞中的转染效率及其对细胞增殖和成骨向分化的影响。方法：将适量的PEI分别与miR-2861和阴性对照（NC）以元素N/P=10的比例混合形成基因/载体复合物。将miR-2861/PEI复合物作为实验组,NC/PEI复合物作为阴性对照组以排除人工合成的双链基因对成骨作用的干扰。采用MTT法筛选PEI复合miR-2861模拟物的最佳使用浓度;应用荧光成像和茎环法RT-PCR技术分别检测10、30、50和100 nmol·L^-1 miR/PEI复合物对MC3T3细胞的瞬时转染效率和miR-2861的表达情况;采用qRT-PCR技术和茜素红染色检测用选定浓度瞬时转染miR-2861/PEI复合物作用下MC3T3细胞的成骨能力。结果：与空白对照组比较,100 nmol·L^-1 miR-2861/PEI复合物作用72h时MC3T3细胞增殖率明显下降（P<0.05）。随转染浓度增加,miR-2861/PEI复合物在MC3T3细胞中的转染效率逐渐升高。茜素红染色及定量分析,实验组诱导21 d后出现较多的钙盐沉积结节,而空白对照组和阴性对照组均较少。结论：以PEI作为载体可使miR-2861模拟物有效转染MC3T3-E1细胞并在细胞中高表达,miR-2861模拟物具有一定的促MC3T3-E1细胞成骨向分化的作用。     

多聚乙烯亚胺介导肿瘤细胞基因转染

目的:利用阳离子多聚物多聚乙烯亚胺(PEI)纳米凝胶将增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescence protein,EGFP)转入同步化的肿瘤细胞中并检测绿色荧光蛋白的表达率,探讨PEI作为载体介导肿瘤细胞基因转染中细胞周期对转染效率的影响?方法:通过6 MV X线照射及药物阻滞使Hela及A549细胞同步化,在5个PEI/DNA梯度比(2/2?4/2?6/2?8/2?10/2 ?滋g/?滋g)下利用PEI介导EGFP报告基因转染进入上述同步化细胞,流式细胞仪和荧光显微镜下测定绿色荧光蛋白表达率,通过梯度试验分析细胞周期时相与表达率之间的关系?结果:在不同增殖状态及PEI/DNA比值梯度下,一定剂量-时间的X射线和顺铂可以使Hela细胞同步化于S期,一定剂量-时间的艾素可以使A549细胞同步化于G2/M期,而血清饥饿法培养则可以使细胞阻滞于G0/G1期,在不同细胞周期时相下EGFP的转染效率不同,两种同步化细胞均表现出S期及G2/M期细胞的转染率显著高于对照组(P < 0.05)和G0/G1期细胞(P < 0.0001)?结论:PEI导入基因的表达效率受细胞周期制约,PEI介导的基因转染受到宿主细胞摄取?转运入核及转录能力的影响,而该进程都是细胞周期依赖性的?     

氮磷比对PEI介导BMP-7基因转染骨髓间充质干细胞的影响

目的:研究氮磷比(N/P值)对非病毒基因载体聚乙烯亚胺(polyethylenimine,PEI)介导骨形态发生蛋白-7(bone morphogenetic protein-7,BMP-7)基因转染骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,MSC)的影响,优化PEI/DNA复合物制备参数,为其应用于骨组织工程提供实验基础.方法:制备不同N/P值的含BMP-7基因的PEI/DNA复合物,测定复合物的粒径、Zeta电位以及PEI保护DNA抵御DNA酶消化的能力,检测复合物对MSC细胞的毒性以及转染表达BMP-7蛋白量.结果:当N/P值在3-30范围时,形成微粒粒径稳定在100 ～ 150 nm;当N/P值在5～ 30范围时,Zeta电位稳定在30 ～ 40 mV.当N/P值＞3时,随着PEI的增加,PEI对DNA的保护功能增强.当N/P值为7～10时,可以获得最高的基因转染效率.当N/P值大于10时,细胞毒性明显增加.结论:N/P值为7～ 10时,含BMP-7基因的PEI/DNA复合物细胞毒性小,转染效率高.     

分枝状聚乙烯亚胺对不同细胞系的转染效率和细胞毒性作用

目的探讨分支状聚乙烯亚胺(PEI)作为载体对不同细胞株的转染效率和细胞毒性。方法培养人类胚胎肾细胞293T、人上皮癌细胞Hela、小鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)和大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞PC12。悬浮转染p EGFP质粒与PEI的复合物,利用荧光细胞计数法分析转染效率;悬浮转染p Luc(luciferase基因来自Renilla)质粒与PEI的复合物,利用分光光度计分析各细胞的荧光素酶活性;采用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)比色法分析PEI对293T、Hela、BMSC和PC12细胞的毒性,分析转染效率和细胞毒性之间的相关性。结果293T、Hela、BMSC和PC12细胞的转染效率分别为(92.1±4.5)%、(29.2±3.4)%、(21.5±2.1)%和(17.0±3.2)%。293T、Hela、BMSC和PC12细胞的荧光素酶活性分别是2.87×108、3.35×107、1.94×107和1.08×107RLU·mg protein-1。293T、Hela、BMSC和PC12细胞转染效率排序:293T>Hela>BMSC>PC12细胞。同时,MTT比色法结果表明细胞毒性排序:293T>Hela>BMSC>PC12细胞。转染效率与细胞毒性呈正相关(r=0.865,P<0.05)。结论 PEI对不同细胞株的转染效率和细胞毒性存在一定的正相关性。     

聚-羟丙基-天冬氨酸-谷氨酸-聚乙烯亚胺共聚物作为非病毒载体的研究

目的:选用聚-羟丙基-天冬氨酸-谷氨酸材料作为骨架偶联低分子量聚乙烯亚胺,以构建低毒、高效的新型非病毒性基因载体.方法:用聚-羟丙基-天冬氨酸-谷氨酸(PHPAG)为基本骨架,偶联低分子量的聚乙烯亚胺(PEI 1.8 kDa)形成聚-羟丙基-天冬氨酸-谷氨酸-聚乙烯亚胺(PHPAG-PEI 1.8 kDa)的载体材料.通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、粒径测定、凝胶体积排除色谱法(GPC)等化学物理方法,凝胶电泳阻滞实验、MTT细胞毒性实验、细胞转染等生物学实验,对聚合物的结构及性能进行研究.结果:成功合成载体材料PHPAG-PEI 1.8 kDa.通过1H-NMR证实材料PHPAG-PEI 1.8 kDa在5或6个氨基酸上能偶合1个PEI 1.8 kDa.GPC结果表明PHPAG、PHPAG-PEI 1.8 kDa 2种材料的分子量约为1.2×104.粒径检测结果显示,PHPAG-PEI/pDNA复合物的平均粒径为200 nm左右.凝胶电泳阻滞实验表明,PHPAG-PEI/pDNA复合物在N/P为3.5∶1时可以完全阻滞DNA.细胞毒性实验表明,在COS-7和A293 2种不同的细胞中,载体材料显示出较低的毒性,与对照组PEI 1.8 kDa相近.在B16细胞、Hela细胞上的转染实验表明,PHPAG-PEI/pCAG-Luc3的复合物在N/P为25∶1时的转染效率最高,高于对照组PEI 25 kDa.结论:PHPAG-PEI聚合物载体材料是一种有潜在用途的非病毒基因药物载体.     

构建络合四氯化铂的PEG-PEI基因载体

目的:构建一种能有效抑制肿瘤,且具有一定转染效率的基因载体.方法:在二氯甲烷溶液中将PEG与PEI 600偶联,加入四氯化铂的乙醇溶液进行配位反应,生成PEG-PEI-Pt复合物.通过XRD、UV-VIS 和FT-IR对配位化合物进行结构表征.凝胶电泳阻滞实验测定PEG-PEI-Pt复合物对DNA的浓缩能力,MTT法测定其在Hela、B16、A293和COS-7细胞上的毒性,体外细胞转染实验测定其在A293和B16细胞上的转染率.结果:XRD、UV-VIS和FT-IR测定结果表明PEI 600与PEG的偶联和四氯化铂的配位成功.凝胶电泳组织实验表明PEG-PEI-Pt复合物在与DNA的质量比为0.4∶1时完全阻滞DNA的迁移;MTT结果表明四氯化铂的配位增加了复合物的毒性;体外转染结果表明该复合物的转染率比PEI 600高.结论:实验成功构建了络合四氯化铂的PEG-PEI基因新载体.     

聚乙烯亚胺介导水通道蛋白5基因表达载体体外转染的研究

目的 探讨新型阳离子载体聚乙烯亚胺(PEI)介导水通道蛋白5(AQP5)体外转染人肺腺癌细胞系A549的效果。方法 将含绿色荧光蛋白的真核表达载体pEGFP-N1,以lipofectamine2000为阳性对照,流式细胞仪检测转染效率,根据不同N/P比(5、10、15、20、25)与PEI组成转染复合物转染A549细胞,优化最适 N/P比;将AQP5全长cDNA插入pEGFP-N1载体,构建pEGFP-N-AQP5,转染A549细胞,采用PCR与Western blot法检测被转染细胞中AQP5的表达。结果 流式细胞仪检测GFP发光率,N/P比为15时PEI/pEGFP-N1复合物转染效率最高,可达到89.72%,与脂质体91.44%相近;应用PEI与lipofectamine2000将 pEGFP-N-AQP5成功转染A549,与空白组比较,AQP5的基因及蛋白表达均增高。结论 新型阳离子载体PEI 可成功介导pEGFP-N-AQP5转染A549细胞。     

人生长激素释放激素变异受体1型基因绿色荧光蛋白真核表达载体1的构建及体外表达

目的构建人生长激素释放激素变异受体1型（GHRHR-SVT1）基因绿色荧光蛋白真核表达载体1（pEG—FP—N1）并在鼠成纤维细胞株NIH-3T3细胞中的表达。方法GHRHR-SVT1基因是由人胃癌细胞株AGS中扩增出的DNA片段,克隆入真核表达载体pEGFP-N1中,用高效转染试剂将pEGFP-N1／GHRHR—SVT1转染NIH-3T3细胞,NIH-3T3细胞分3组：非转染组（对照组）,只加转染试剂不加质粒;转染空质粒组（pEGFP-N1组）,加转染试剂与空质粒;重组质粒转染组（pEGFP-N1／GHRHR-SVT1组）,加转染试剂与重组质粒。采用四甲基偶氮唑盐（MTT）法和流式细胞仪检测各组转染后各组NIH-3T3细胞的生长情况。结果（1）pGEFP—N1／GHRHR-SVT1经限制性内切酶XhoⅠ和BarnHⅠ双酶切产生约1080bp和4700bp2条带。（2）构建的GHRHR-SVT1cDNA序列与GHRHR—SVT1原始序列（AF-282259）进行对比,第54位碱基突变（A突变为T）,为无义突变。（3）重组质粒转染组NIH-3T3细胞增殖率明显高于对照组（P〈0．01）。（4）重组质粒转染组NIH-3T3细胞增殖指数明显高于对照组（P〈0．01）。结论在适当浓度GHRH（10μmol／L）的培养基中,GHRHR—SVT1能够促进NIH-3T3细胞增殖,并为肿瘤的治疗提供新的思路。     

RNA干扰热休克蛋白90α表达对NIH-3T3细胞应激反应的影响

目的 用RNA干扰方法建立稳定的热休克蛋白90α（HSP90α）抑制表达细胞株，研究热休克蛋白90α抑制表达对细胞应激反应的影响。方法 将人Hsp90αRNA干扰基因片段连接入pSilencer2．1-U6 neo载体，重组质粒pSilencerHSP90经亚克隆、纯化、测序鉴定后，用电穿孔法转染到小鼠成纤维细胞系NIH-3T3细胞内。经G418筛选、克隆分离培养，用免疫荧光、免疫印迹鉴定阳性克隆。用高温作用（44℃，40min）模拟氧化应激环境，以NIH-3T3细胞为对照，流式细胞仪测定DNA受损细胞数，分析在细胞应激状态下对细胞膜和DNA的损害及HSP90低表达对细胞应激反应的影响。结果 转染pSilencerHSP90的NIH-3T3细胞Hsp90免疫荧光染色减弱，主要分布于胞浆；与对照相比，44℃，40min时DNA的损害加重（9．2％vs18．5％，P〈0．01）。结论 建立稳定低表达HSP90αNIH-3T3细胞株；热休克蛋白90表达与其应激保护作用密切相关。     

聚乙烯亚胺载体介导的基因转移

目的:探讨以聚乙烯亚胺为骨架的非病毒载体在基因转染中的影响因素.方法:利用聚乙烯亚胺分别结合含β半乳糖甙酶报告基因的pSVβ表达质粒,含绿色荧光蛋白报告基因的pEGFP质粒转染Cos-7细胞,通过组织化学法测定细胞抽提产物中βgal的表达量和流式细胞仪法测定绿色荧光蛋白阳性细胞的表达比例,来测定影响转基因效率的各种参数.结果:在培养液中,6 mg/L聚乙烯亚胺作用NIH 3T3细胞24 h,细胞生存率为64.2%,7 mg/L时细胞生存率为54.4%.聚乙烯亚胺在N/P比3.0以上方可完全结合DNA.溶酶体抑制剂氯喹可增加聚乙烯亚胺的转染效率;培养液中的白蛋白、血清可降低转染效率.作为配制聚乙烯亚胺/DNA复合物的溶媒,HEPES缓冲液和生理盐水优于278 mmol/L葡萄糖.在配制聚乙烯亚胺/DNA复合物的溶媒中加入Mg2 可降低转染效率.结论:通过体外细胞试验证明,聚乙烯亚胺是一种有效的真核细胞转染剂和人工合成基因载体的骨架.     

分泌性hrCEMP1在NIH3T3细胞中的表达

目的:通过转基因技术建立稳定表达hrCEMP1的成纤维细胞株.方法:利用高效率的阳离子聚合物,将含有hrCEMP1编码序列的真核表达质粒pcDNA3.1-hrCEMP1转染入NIH3T3细胞中,用G418筛选获得稳定转染细胞株,以RT-PCR检测hrCEMP1基因转录,以酶联免疫吸附试验(ELISA)检测hrCEMP1...     

PEI介导 VEGFR-3 siRNA 转染对 VEGF-C诱导LEPCs分化的影响

目的：应用聚乙烯亚胺（ polyethyleneimine , PEI ）介导淋巴管内皮祖细胞（ lymphatic endothelial progenitor cells , LEPCs ） VEGFR-3基因 siRNA,体外沉默 LEPCs VEGFR-3基因表达,观察VEGFR-3siRNA对VEGF-C诱导LEPCs分化的影响。方法采用Ficoll法分离人脐血单个核细胞,流式细胞仪、免疫荧光分选并鉴定 LEPCs。 PEI 包裹前期实验抑制效果最好的 VEGFR-3siRNA 体外转染入LEPCs,荧光显微镜和流式细胞仪检测转染效率。流式细胞仪检测经 VEGF-C 诱导7天各组 LEPCs CD133＋细胞所占比例,14天后各组LYVE-1＋细胞所占比例。结果 VEGFR-3siRNA成功转染入LEPCs,转染效率30％,与lipofectimine转染效率无差异,VEGFR-3siRNA转染组7天的LEPCs CD133＋细胞所占比例明显高于VEGF-C诱导组（P＜0．05）,而14天后两组之间LYVE-1＋细胞所占比例无显著差异（P＞0．05）。结论体外经由PEI介导的siRNA能有效的沉默LEPCsVEGFR-3的表达,从而抑制VEGF-C诱导的LEPCs分化。     

Efficient Gene Delivery to Myocardium with Ultrasound Targeted Microbubble Destruction and Polyethylenimine

The aim of present study was to evaluate the feasibility and efficiency of enhanced green fluorescent protein （EGFP） gene delivery to myocardium in vivo by ultrasound targeted microbubble destruction （UTMD） and polyethylenimine （PEI）. SonoVue/DNA and PEI/DNA/SonoVue complexes were prepared. Gel electrophoresis analysis was performed to determine the structural integrity of plasmid DNA or PEI/DNA after UTMD. Solutions of plasmid DNA, SonoVue/DNA, PEI/DNA complexes or PEI/DNA/SonoVue complexes were respectively transduced into BALB/c mice hearts by means of transthoracic ultrasound irradiation. Mice undergoing PBS injection, plasmid injection or PEI/DNA complexes injection without ultrasound irradiation served as controls. Gene expression in myocardium was detected 4 days after treatment. Cryosections and histological examinations were conducted. Electrophoresis gel assay showed no damage to DNA or PEI/DNA complexes after UTMD. When the heart was not exposed to ultrasound, the expression of EGFP was observed in the subendocardial myocardium obviously. The strongest expression was detected in the anterior wall of the left ventricle when the heart was exposed to ultrasound alone. Injection of PEI/DNA complexes and UTMD resulted in the highest transfection efficiency and the distributional difference of EGFP was not obvious. No tissue damage was seen histologically. In conclusion, a combination of UTMD and PEI was highly effective in transfecting mice hearts without causing any apparently adverse effect. It provides an alternative to current clinical gene therapy and opens a new concept of non-viral gene delivery for the treatment of cardiac disease.     

Hif-1α RNA干扰表达载体的构建及鉴定

目的：构建hif-1α基因的RNA干扰表达载体pSilencer3.1-hif-1α, 并检测其干扰Hela299细胞hif-1α表达的效率。方法：根据GenBank中hif-1α的mRNA序列, 选择设计3对干扰序列, 构建sihif-1α重组表达载体, 测序正确后经脂质体转染 Hela299 细胞,Trizol试剂盒一步法提取细胞总RNA,应用RT-PCR检测hif-1α的mRNA的表达;单去污剂裂解法提取细胞总蛋白,Western blotting法检测蛋白表达。结果：测序结果显示,测定序列与设计序列完全相同,表明质粒构建正确。转染3个重组pSilencer3.1-sihif-1α表达载体后24 h,Hela299细胞hif-1α 的mRNA水平明显降低,对照组hif-1α /GAPDH 比值为0.55,转染pSilencer-sihif-1α-1组hif-1α /GAPDH 比值为0.13, 两组比值比较差异有显著性(P<0.05),转染pSilencer-sihif-1α-2组hif-1α /GAPDH 比值为0.33,两组比值比较差异有显著性(P<0.05),转染pSilencer-sihif-1α-3组Hif-1α /GAPDH 比值为0.08, 两组比值比较差异有显著性(P<0.01);转染3个重组pSilencer3.1-siHif-1α表达载体后48 h, HIF-1α蛋白的表达水平明显降低。结论：成功构建了Hif-1α基因的siRNA真核表达载体, 该载体可有效抑制Hela299细胞hif-1α的表达。     

小干扰RNA对肝星状细胞基质金属蛋白酶组织抑制因子-1表达的抑制作用

目的观察化学合成的小干扰RNA(siRNA)转染大鼠肝星状细胞(HSC)-T6后不同时间点,对基质金属蛋白酶组织抑制因子-1(TIMP-1)的抑制作用,同时筛选高效的siRNA片断。方法对大鼠TIMP-1 mRNA nt161~181、nt 190~208、nt 208~226、nt 226~244及nt 445~463化学合成的5对siRNA和1对荧光标记的非特异siRNA(与TIMP-1 mRNA无同源性的FITC标记的21nt siRNA),在阳离子脂质体的介导下将不同浓度的非特异siRNA转染至大鼠HSC-T6后,用流式细胞仪确定最佳转染浓度。提取转染50 nmol/L siRNAs后24 h,48 h和72 h细胞蛋白,用W estern b lot检测TIMP-1蛋白质表达,筛选出抑制效率最高的siRNA,同时确定siRNA转染细胞后的最佳作用时间。结果50 nmol/L siRNAs对HSC-T6有较高的转染效率;5对siRNA中的3对在转染后48 h有较强的抑制HSC-T6细胞TIMP-1基因表达的作用,其中抑制作用最强的1对siRNA对TIMP-1表达的抑制作用与对照组相比可增强80%以上,而在转染后72 h,其抑制作用基本消失。结论化学合成的siRNA在短时期内可有效地抑制TIMP-1基因的表达,筛选到的高效阻抑TIMP-1表达的siRNA可构建于病毒载体,以实现长期抑制TIMP-1表达的功效。     

人凋亡相关因子基因RNA干扰慢病毒载体的构建与包装

目的:构建人凋亡相关因子(Fas)基因短发夹RNA慢病毒载体,实现沉默人脐带间充质干细胞Fas基因的表达.方法:根据Fas基因mRNA序列,设计4组靶向Fas基因的短发夹RNA序列,合成、退火形成双链DNA片段,与经过DNA内切酶BamHⅠ、EcoRⅠ双酶切后的LV3载体连接转入感受态细胞,对长出的克隆进行菌落PCR鉴定,并对阳性克隆进行测序及比对分析.通过转染293T细胞对慢病毒进行包装和滴度测定.结果:经酶切及基因测序鉴定证明慢病毒载体构建成功,通过荧光显微镜观察证明病毒转入293T细胞,感染效率 > 90%,并获得高滴度的慢病毒载体,病毒滴度为3×108TU/ml.结论:成功构建人Fas基因RNA干扰慢病毒载体,为下一步转染脐带间充质干细胞提供理论参考.