腺相关病毒载体介导ZsGreen基因通过3种转染途径在心肌组织转染效果的比较

目的：采用腺相关病毒（Adeno-associated virus,ＡＡＶ）-9为载体,比较３种转染方法对ZsGreen基因在大鼠心肌组织表达的影响。方法：30只雄性SD大鼠随机分为尾静脉（Tail vein,TV）注射组、心肌（Intramyocardium,IM）注射组、冠脉（Intra－coronary,IC）灌注组,采用相应方法在体转染携带报告基因ZsGreen的腺相关病毒-9型（Adeno-associated virus 9-ZsGreen,AAV9-ZsGreen）。2周后荧光显微镜下观察绿色荧光在大鼠ＩＭ组织的表达情况。结果：TV组ＩＭ有少量绿色荧光分布;IM组绿色荧光表达主要局限在ＩＭ注射位点,注射点周边有少量分布;IC组大量绿色荧光在ＩＭ广泛均匀表达。IM及IC组荧光强度均显著高于TV组（P＜0.01）,IC组荧光强度高于IM组（P＜0.01）。结论：IC灌注法可使ＡＡＶ介导的外源基因在ＩＭ组织高效、广泛、均匀表达,优于TV注射法及ＩＭ注射法。     

同一滴度不同方法转染AAV9-SERCA2a基因对大鼠的有效性和毒副作用评价

目的 研究同一滴度不同心脏基因转染方法转染携带肌浆网钙ATP酶2a（sarcoplasmic reticulum Ca2+ATPase 2a,SERCA2a)基因的9型腺相关病毒(adeno-associated virus serotype9,AAV9)即AAV9-SERCA2a对SD大鼠心肌的有效性及对机体毒副作用的影响。方法 体外成功构建AAV9-SERCA2a-EGFP病毒载体系统,90只雄性SD大鼠随机分为尾静脉注射（Tail vein injection,TVI）组、心肌注射（Intramyocardial injection,IMI）组、心包腔注射（Intrapericardial injection,IPI）组,采用相应方法在体分别转染滴度1×1011 vg/mL AAV9-SERCA2a-EGFP、AAV9-EGFP、NS各200µL。转染后30d,荧光显微镜下观察心肝肾组织绿色荧光表达情况,Western Blot检测SERCA2a基因在大鼠各组织的相对表达量,体表12导联心电图检测心律失常发生率,HE染色观察病理学变化,心脏彩色多普勒超声评价心功能,血液生化学指标检测肝肾功能。结果 三组左心室可见大量绿色荧光表达,IMI组荧光局限在注射点,三组肝肾组织均可见微弱荧光;三组心肌SERCA2a蛋白相对表达量显著高于肝肾（P<0.01）,TVI组和IMI组心肌SERCA2a蛋白相对表达量明显高于IPI组（P<0.01）;TVI组和IPI组心电图正常,IMI组2只大鼠发生室性早搏;三组转染AAV9-EGFP、AAV9-SERCA2a-EGFP与转染NS相比,心功能、组织病理学、血液生化学指标均无显著差异（P>0.05）。结论 三种方法转染滴度1×1011 vg/mL AAV9-SERCA2a基因,TVI法和IMI法在心肌的有效性优于IPI法,TVI法和IPI法对机体的毒副作用小于IMI法,综合三种方法的有效性和毒副作用评价,TVI法优于IMI法和IPI法。     

不同血清型腺相关病毒载体转染小鼠视网膜后的表达效率

目的:研究不同血清型腺相关病毒 (adeno-associated virus,AAV) 载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率, 同时比较AAV载体和两种眼科常用启动子组合后转染小鼠视网膜的表达效率高低,为视网膜色素变性基因治疗选择合适的AAV载体与启动子提供依据。方法:AAV病毒根据衣壳蛋白不同可分为不同血清型,本课题选取视网膜疾病基因治疗中常用的AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体,并以绿色荧光蛋白 (green fluorescent protein, GFP) 作为报告基因,用GFP的表达强度判断AAV载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率。AAV载体纯化后滴度为1.00×10 ¹³ mg/L,注射1 μL至C57BL/6J小鼠视网膜下腔, 于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察 GFP在小鼠视网膜各层的表达情况。选取在感光细胞内特异性表达最强的AAV2/8于第4周取眼球冰冻切片继续观察是否能持续稳定表达。随后选取眼科基因治疗最常用的广谱启动子CMV和由CMV增强子与鸡β-肌动蛋白启动子组成的CAG启动子,并构建AAV2/8-GFP-CMV和AAV2/8-GFP-CAG两种不同启动子的病毒载体注射至视网膜下腔,于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察不同启动子的AAV2/8在小鼠视网膜各层的表达情况。结果: 注射AAV-GFP后未见典型的术后细菌感染及明显免疫反应。AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体视网膜下腔注射2周后,AAV2/8和AAV2/9在小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明这两种AAV载体转染小鼠视网膜后的表达效率高,而在这两种血清型中,AAV2/8的GFP绿色荧光主要集中在感光细胞内,AAV2/9 在视网膜全层均有表达,说明AAV2/8对视网膜感光细胞特异性更强。对AAV2/8的进一步实验表明在视网膜下腔注射4周后小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明AAV2/8载体介导的外源基因能在体内稳定表达。使用CMV启动子时GFP在感光细胞与视网膜色素上皮细胞均有表达,而使用CAG启动子时GFP主要在感光细胞表达。结论:视网膜下腔注射AAV病毒载体可在视网膜细胞内稳定表达报告基因;AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体中,AAV2/8和AAV2/9在视网膜表达能力最强,AAV2/8对视网膜感光细胞特异性最好;CMV和CAG两种启动子,CAG启动子对感光细胞特异性更高。     

不同血清型腺相关病毒载体转染小鼠视网膜后的表达效率

目的:研究不同血清型腺相关病毒 (adeno-associated virus,AAV) 载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率, 同时比较AAV载体和两种眼科常用启动子组合后转染小鼠视网膜的表达效率高低,为视网膜色素变性基因治疗选择合适的AAV载体与启动子提供依据。方法:AAV病毒根据衣壳蛋白不同可分为不同血清型,本课题选取视网膜疾病基因治疗中常用的AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体,并以绿色荧光蛋白 (green fluorescent protein, GFP) 作为报告基因,用GFP的表达强度判断AAV载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率。AAV载体纯化后滴度为1.00×10 ¹³ mg/L,注射1 μL至C57BL/6J小鼠视网膜下腔, 于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察 GFP在小鼠视网膜各层的表达情况。选取在感光细胞内特异性表达最强的AAV2/8于第4周取眼球冰冻切片继续观察是否能持续稳定表达。随后选取眼科基因治疗最常用的广谱启动子CMV和由CMV增强子与鸡β-肌动蛋白启动子组成的CAG启动子,并构建AAV2/8-GFP-CMV和AAV2/8-GFP-CAG两种不同启动子的病毒载体注射至视网膜下腔,于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察不同启动子的AAV2/8在小鼠视网膜各层的表达情况。结果: 注射AAV-GFP后未见典型的术后细菌感染及明显免疫反应。AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体视网膜下腔注射2周后,AAV2/8和AAV2/9在小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明这两种AAV载体转染小鼠视网膜后的表达效率高,而在这两种血清型中,AAV2/8的GFP绿色荧光主要集中在感光细胞内,AAV2/9 在视网膜全层均有表达,说明AAV2/8对视网膜感光细胞特异性更强。对AAV2/8的进一步实验表明在视网膜下腔注射4周后小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明AAV2/8载体介导的外源基因能在体内稳定表达。使用CMV启动子时GFP在感光细胞与视网膜色素上皮细胞均有表达,而使用CAG启动子时GFP主要在感光细胞表达。结论:视网膜下腔注射AAV病毒载体可在视网膜细胞内稳定表达报告基因;AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体中,AAV2/8和AAV2/9在视网膜表达能力最强,AAV2/8对视网膜感光细胞特异性最好;CMV和CAG两种启动子,CAG启动子对感光细胞特异性更高。     

ROCK2-shRNA转染对VaD大鼠海马神经元的保护作用

探讨不同滴度ROCK2-shRNA腺相关病毒(AAV9-ROCK2-shRNA)转染对血管性痴呆（VaD）大鼠海马神经元的保护作用。方法 选取成年SPF级健康雄性SD大鼠40只，随机分为正常组、PBS对照组、低滴度组、中滴度组、高滴度组（n=8）。采用双侧颈总动脉永久性结扎法制备VaD模型，将AAV9-ROCK2-shRNA按原液(高滴度)、2倍(中滴度)、10倍(低滴度)稀释后，采用脑立体定位术注射至大鼠海马组织周围。于1周及4周后，进行Morris水迷宫测试大鼠学习和记忆能力变化，并于第4周行为学观察后取材，采用HE与尼氏染色观察神经元形态、分布及数量变化，免疫组化检测IL-1β阳性细胞数，荧光显微镜检测绿色荧光蛋白(GFP)的转染情况。结果 与正常组比较，PBS对照组术后1周与4周逃避潜伏期延长、跨越平台次数显著减少，神经元损伤明显，尼氏小体显著减少，差异有统计学意义(均P＜0.05)；与PBS对照组比较，术后1周，低、中、高滴度组大鼠逃避潜伏期、跨越平台次数差异无统计学意义(均P＞0.05)；术后4周，低、中、高滴度组较PBS对照组逃避潜伏期时间缩短、跨越平台次数增加，神经元排列整齐、形态更规则，尼氏小体增多，IL-1β阳性细胞数明显减少(均P＜0.05)；与中滴度组比较，术后1周，低、高滴度组的潜伏期、跨越平台次数差异无统计学意义(均P＞0.05)；术后4周，低、高滴度组大鼠逃避潜伏期延长、跨越平台次数减少，海马神经元受损更严重，尼氏小体数减少，IL-1β阳性细胞数增多，GFP转染率显著降低(均P＜0.05)。结论 中滴度AAV9-ROCK2-shRNA能高效、稳定、低毒地转染大鼠海马组织，对VaD大鼠海马神经元保护作用最优     

不同基因载体转导人骨髓间充质干细胞比较

目的比较腺病毒载体、腺相关病毒载体、杆状病毒载体和质粒载体对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)的转导效率。方法体外原代培养hBMSCs,进行腺病毒载体、腺相关病毒载体、杆状病毒载体和质粒载体转染实验。采用倒置荧光显微镜及流式细胞仪检测经基因载体转染后的hBMSCs胞内目的蛋白表达情况。结果倒置荧光显微镜观察结果显示,基因载体转染后的部分hBMSCs胞内有GFP表达而发绿色荧光,其中杆状病毒转导的hBMSCs荧光强度较强。流式细胞仪检测结果表明,腺病毒载体、腺相关病毒载体及质粒载体的转导效率和绿色荧光蛋白阳性细胞平均荧光强度分别是42%、37%、22%和158、115、77,均明显低于杆状病毒的70%(P<0.01)和212(P<0.05)。结论杆状病毒载体对hBMSCs的转导效率高于腺病毒载体、腺相关病毒载体和质粒载体,有望成为人体基因治疗研究中更为理想的基因载体。     

9型重组腺相关病毒转染microRNA-21前体在大鼠心肌的转染效率及安全性

目的 研究含荧光标记ZsGreen的9型重组腺相关病毒(rAAV9)转染目的基因microRNA-21前体(pre-miR-21)至大鼠心肌的转染效率、表达时间及安全性.方法 用冠脉注射方法转染PBS及rAAV9-Zs-Green-pre-miR-21 1.0×1010 vg/只、1.0×1011 vg/只、1.0 x 1012vg/只至SD大鼠心肌,倒置荧光显微镜观察心肌组织荧光表达并计算转染效率,Realtime PCR方法测定miR-21表达,超声心动图观察大鼠心功能.结果 冠脉注射后7 d PBS组未见绿色荧光,余各组大鼠心肌均可观察到少量绿色荧光表达,第14天达高峰,之后呈下降趋势.14d高病毒量组较其他中、低病毒量组转染效率明显高[(73.7±8.4)％ vs (39.6±4.8)％,(P＜0.001)];[(73.7±8.4)％ vs (24.1±4.2)％,(P＜0.001)].14d miR-21表达在低、中、高病毒量组较PBS组分别增加1.51倍、2.89倍及4.43倍.rAAV9转染后对大鼠心功能无影响(P＞0.05).结论 rAAV9-Zs-Green-pre-miR-21可以有效、持久、安全地在大鼠心肌表达.     

HIF-1α基因慢病毒载体的构建及其转染骨髓间充质干细胞后的表达

目的 构建携带缺氧诱导因子-1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)的慢病毒载体p LVX-HIF-1α-IRES-Zs Green1,并转染骨髓间充质干细胞(Bone marrow derived stem cells,BMSCs),检测该慢病毒载体在BMSCs的表达。方法 从Puc-57-HIF-1α载体中扩增出HIF-1α基因片段,将HIF-1α基因片段与载体连接,获得慢病毒载体p LVXHIF-1α-IRES-Zs Green1,将其与慢病毒包装系统共同转染到293T细胞内进行病毒包装,通过观察报告基因绿色荧光蛋白的表达来测定病毒滴度。将p LVX-HIF-1α-IRES-Zs Green1转染到BMSCs细胞内,通过Real-Time PCR和CCK-8法分别检测HIF-1αmRNA表达及BMSCs增殖能力。结果 PCR及测序结果显示慢病毒载体p LVX-HIF-1α-IRES-ZsGreen1构建正确,病毒滴度为3×108TU/m L。p LVX-HIF-1α-IRES-Zs Green1转染BMSCs后,BMSCs中HIF-1αmRNA表达水平及BMSCs细胞增殖能力明显高于非转染组(P<0.05)。结论 成功构建HIF-1α基因慢病毒载体p LVX-HIF-1α-IRES-Zs Green1,该慢病毒载体可以介导HIF-1α基因在BMSCs中稳定表达,并提高BMSCs增殖能力     

3种腺相关病毒介导的绿色荧光蛋白对西藏小型猪胚胎成纤维细胞的转染效率

目的比较3种不同血清型腺相关病毒(AAV)介导的绿色荧光蛋白对西藏小型猪胚胎成纤维细胞的转染效率。方法原代分离培养西藏小型猪胚胎成纤维细胞并进行形态学鉴定,按照感染复数(MOI)为103、104、105转染传代两次的猪胚胎成纤维细胞,流式细胞学检测不同血清型AAV对西藏小型猪胚胎成纤维细胞的转染效率,并在倒置显微镜下观察转染后绿色荧光的表达强度;同时,应用MTT方法检测不同血清型AAV对西藏小型猪胚胎成纤维细胞的毒性。结果腺相关病毒AAV2-EGFP对PFF的转染效率随MOI值的增加而增高,MOI为103、104、105时,转染效率分别为(33.68±1.18)%、(50.80±2.59)%和(60.08±1.08)%,而其他两种血清型病毒感染效率均低于AAV2-EGFP。3种病毒转染PFF过程中,细胞生长正常,MTT显示各个转染组与对照组(未转染组)在D570处吸光度无显著差异。结论AAV2血清型载体对体外培养的猪胚胎成纤维细胞的感染效率显著高于其他几种血清型,AAV8和AAV9对PFF感染能力极差,筛选AAV2作为西藏小型猪基因打靶的最适病毒载体;同时,3类血清型病毒载体对猪胚胎成纤维细胞均无明显细胞毒性。     

重组绿色荧光蛋白腺相关病毒载体转染293细胞和CD34^＋细胞

目的研究重组绿色荧光蛋白腺相关病毒载体分别转染293细胞(人胚肾细胞)和人CD34^ 细胞后绿色荧光蛋白的表达情况。方法用CS-3000血细胞分离机分离骨髓单个核细胞，免疫磁性分离仪纯化CD34^ 细胞，重组绿色荧光蛋白腺相关病毒载体分别转染两种细胞，并通过荧光显微镜、流式细胞仪对绿色荧光蛋白的表达进行分析。结果荧光显微镜下两种细胞均可见绿色荧光蛋白表达，流式细胞仪于一定时间内检测293细胞的基因转导效率最高为32．8％，CD34^ 细胞的基因转导效率最高为25％．在所观察的时间内，转染率呈先升高后降低趋势。结论重组绿色荧光蛋白腺相关病毒载体能转染293和CD34^ 细胞，绿色荧光蛋白基因可作为良好的报告基因，为将来的干细胞基因治疗打下良好基础。