利用腺病毒载体介导的RNA干扰技术在悬浮细胞中获得基因沉默效应

 摘要： 目的 利用重组腺病毒载体携带短发夹RNA （short hairpin RNA,shRNA）,使难于转染的悬浮细胞达到较高的目的基因沉默效率。方法 将含有人胎盘生长因子（placental growth factor,PLGF）干扰序列的76 nt的寡核苷酸序列连入含有绿色荧光蛋白基因（GFP）的腺病毒穿梭质粒pRNAT-H1.1/Adeno中,获得重组穿梭质粒。重组穿梭质粒经限制性内切酶PmeⅠ线性化、去磷酸化回收后与腺病毒骨架pAdeasy-1共电转入BJ5183感受态细胞。同源重组后经限制性内切酶PacⅠ酶切鉴定,挑选阳性克隆并大量获得重组质粒。PacⅠ酶切质粒后转染HEK 293细胞,经过三轮病毒包装,收获病毒颗粒,经OD260方法和TCID50方法测定病毒滴度。病毒颗粒感染悬浮细胞——人小细胞肺癌细胞（NCI-H 250和NCI-H 209）,通过实时定量PCR方法鉴定靶基因沉默效应,并利用肿瘤细胞重建基质膜侵袭实验进行功能鉴定。结果 NCI-H 250和NCI-H 209细胞在感染腺病毒颗粒48 h后,大部分细胞表达GFP,感染率接近100%;两株细胞感染腺病毒48 h后,PLGF mRNA表达水平明显下降,且靶基因沉默的肿瘤细胞侵袭能力明显下降。结论 携带shRNA的腺病毒表达载体,可以代替电转、脂质体介导等方法,使难于转染细胞的目的基因达到有效沉默。     

慢病毒载体介导的小鼠骨髓树突状细胞RelB基因沉默

目的: 利用慢病毒载体沉默小鼠骨髓树突状细胞(DC)的RelB基因, 建立RelB基因低表达的骨髓致耐受DC, 为自身免疫病的防治提供新方法.方法: 设计小鼠RelB基因干扰的靶序列R5, 合成并克隆到慢病毒载体上, 与慢病毒的包装材料在293FT细胞中包装成病毒颗粒, 收集病毒上清, 测定病毒滴度, 然后包装慢病毒感染DC, RT-PCR和免疫荧光方法检测, 灰度扫描并用软件分析RelB基因的表达水平, 未成熟DC作对照组, 选择T6包装病毒为RNAi的阴性对照.结果: RT-PCR和免疫荧光方法发现R5病毒感染的DC RelB基因表达水平与未成熟DC基因表达水平接近, 低于成熟DC的表达水平(P<0.05), 而实验对照T6组病毒感染的DC其RelB基因表达水平高于未成熟DC(P<0.05)和R5病毒转染DC组(P<0.05).结论: 小鼠骨髓DC表达的RelB基因被慢病毒载体有效沉默, 有望成为DC免疫治疗的新载体.     

腺病毒介导重组人单链IL-27融合基因在肝癌细胞的表达及活性鉴定

目的:利用腺病毒表达系统在肝癌细胞表达有生物活性的单链重组人白细胞介素-27(rhscIL-27)并检测其生物学活性。方法:将rhscIL-27基因片段从pcDNA3.1载体克隆到腺病毒载体pAdTrack-CMV,然后在细菌内与pAdEasy同源重组构建AdIL-27腺病毒载体并转染293细胞包装、扩增腺病毒颗粒。将重组腺病毒感染肝癌细胞株HepG2,荧光显微镜、RT-PCR及ELISA等方法进行检测蛋白表达情况,IFN-γ诱生实验检测rhscIL-27的生物学活性。结果:成功构建AdIL-27腺病毒载体,经293细胞包装扩增后感染HepG2细胞观察到有GFP表达,RT-PCR及ELISA检测到细胞有rhscIL-27表达,IFN-γ诱生实验证实表达的rhscIL-27具有诱导产生IFN-γ的生物学活性。结论:利用腺病毒表达系统成功在肝癌细胞表达有生物活性的重组人单链IL-27(rhscIL-27),并具有诱导产生IFN-γ的生物学活性,为研究IL-27的生物学功能及其对肝癌的基因治疗奠定了基础。     

乙型肝炎病毒C基因重组逆转录病毒的构建和在真核细胞的表达

目的　构建含HBVC基因的重组逆转录病毒以用于慢性乙型肝炎的免疫治疗。方法　用PCR法扩增HBV的C基因片段 ,定向插入逆转录病毒质粒载体pLXSN中 ,重组质粒用脂质体转染包装细胞PT67,G418筛选抗性细胞 ,用抗性细胞培养上清液中的重组病毒感染NIH3T3、EL4和鼠骨髓来源的树突状细胞 (DC) ,用PCR检测目的基因的插入 ,用间接免疫荧光和流式细胞仪检测目的基因的表达 ,基因修饰的DC免疫C57BL 6鼠观察其诱导细胞免疫的能力。结果　含HBVC基因重组质粒载体经PCR、酶切和序列分析鉴定为阳性 ,转染PT67后经G418筛选获得抗性细胞 ,抗性细胞培养上清液中含有重组逆转录病毒 ,病毒效价达 3× 10 5CFU ml,感染NIH3T3和EL4细胞后PCR鉴定含目的基因 ,间接免疫荧光、流式细胞仪鉴定有HBcAg表达 ,基因修饰后的DC免疫C57BL 6鼠能诱导特异性CTL应答。结论　构建的HBVC基因重组逆转录病毒可将目的基因转移至真核细胞并得到有效表达     

Adenovirus mediated gene transduction of primarily isolated mouse islets

Expansion of pancreatic islet cell populations, especially the beta cells, using a currently available ex vivo gene transfer technology is important to develop cell therapies to treat Type I diabetes. In this study, we evaluated adenovirus mediated gene transfer efficiency in primarily isolated mouse islet cells in two types of culture conditions: freshly isolated suspended islets and cultured islets with monolayer formation. A recombinant replication deficient adenovirus vector encoding a green fluorescence protein (GFP) cDNA, Ad/ CMV-GFP, was used in the present transduction experiments. Rat 804G derived extracellular matrix (804G-ECM) and 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) were used to facilitate monolayer formation of the isolated mouse pancreatic islets. Suspended islets were transfected with Ad/CMV-GFP at more than 95% efficiency. However, analysis of immunohistochemical stains for insulin and glucagon in thin sliced sections of the islets revealed that GFP expression was localized just in the outer cells of the islets, almost all of which were glucagon positive alpha-cells. The beta-cells existing at the inner area of the suspended islets were GFP negative. In contrast, under the condition of the islets in monolayer formation cultures, all of the islet cells including the beta-cells were efficiently infected with Ad/CMV-GFP. To achieve an efficient adenoviral gene transfer to the pancreatic beta-cells, monolayer formation of the islets is critical. Such culture conditions were facilitated by combining 804G-ECM with IBMX.     

Stable plasmid-based siRNA silencing of gene expression in human embryonic stem cells

RNA interference (RNAi) using short inhibitory RNAs (siRNAs) has been widely explored for the suppression of cellular mRNA levels to investigate the function of specific genes, including gene function in differentiation and development. The establishment of human embryonic stem cell (hESC) models for differentiation of selected lineages is an area of intense interest and activity. On the basis of our previous work with stable overexpression of enhanced green fluorescent protein (EGFP) in hESC, we used plasmid vector-based siRNA expression to silence EGFP expression in stably-transfected hESC. After hygromycin selection, we derived several cell lines in which EGFP expression was significantly reduced. At the genomic DNA level, there was no difference between the two cell lines and the parental H1EGFP cell line when analyzed with quantitative PCR; however, there were significant differences among the three cell lines at the RNA and protein levels as analyzed with real-time RT-PCR and Western blotting. From these data, we conclude that the decrease in EGFP expression was caused by RNAi, not by genomic DNA loss. Down-regulation of EGFP expression was sustained through multiple passages of both siEGFP cell lines. This simple silencing system will allow novel investigations of target gene function in hESC self-renewal or differentiation, as well as differentiated function in other cell types.     

RNA-mediated gene silencing in hematopoietic cells

In the past few years, the discovery of RNA-mediated gene silencing mechanisms, like RNA interference (RNAi), has revolutionized our understanding of eukaryotic gene expression. These mechanisms are activated by double-stranded RNA (dsRNA) and mediate gene silencing either by inducing the sequence-specific degradation of complementary mRNA or by inhibiting mRNA translation. RNAi now provides a powerful experimental tool to elucidate gene function in vitro and in vivo, thereby opening new exciting perspectives in the fields of molecular analysis and eventually therapy of several diseases such as infections and cancer. In hematology, numerous studies have described the successful application of RNAi to better define the role of oncogenic fusion proteins in leukemogenesis and to explore therapeutic approaches in hematological malignancies. In this review, we highlight recent advances and caveats relating to the application of this powerful new methodology to hematopoiesis.     

shRNA表达载体pWH1的构建及用于HIF1基因的沉默

目的:构建用于RNAi的shRNA(small hairpin RNA)表达载体及检测其对低氧诱导因子-1(Hypoxia-inducible Factor-1,HIF1)基因的沉默效果.方法:从人血基因组中PCR扩增出H1基因启动子,克隆入酶切处理后的pEGFP-C1载体片段中,此载体命名为pWH1.以人HIF1 cDNA基因为靶标设计引物,退火后克隆入pWH1.新的载体转染SGC7901细胞,然后用RT-PCR和Western blot检测HIF1基因的表达改变.结果:构建的pWH1载体能很好地表达针对HIF1基因的shRNA,RT-PCR和Western blot的结果显示HIF1基因的mRNA和蛋白表达水平均明显下降.结论:成功构建了shRNA表达载体pWH1,这对于基因的功能研究具有重要的意义.     

iNOS基因和iNOS-VP1融合基因真核表达载体的构建及初步表达

目的 构建pcDNA3．1介导的诱导性一氧化氮合成酶（iNOS）的基因表达载体和pcDNA3．1介导的iNOS与柯萨奇病毒B组3型（CVB3）结构蛋白VP1融和基因的表达载体。方法 应用PCR扩增和DNA重组技术构建pcDNA3．1-iNOS和pcDNA3．1-iNOS—VP1表达载体；应用真核细胞转染技术及间接免疫荧光技术进行所构建的真核表达载体的初步表达和鉴定。结果 经PCR扩增技术用特异引物从质粒pKSiNOS分离编码iNOS开放阅读框架的cDNA，TA克隆于pMD19-T载体，根据设计引物时加入的酶切位点将插入片断亚克隆于表达载体pcDNA3．1；经PCR扩增技术用特异引物从质粒pCR2．1-VP1分离编码CVB3VP1结构蛋白的cDNA，TA克隆于pMD19-T载体，根据设计引物时加入的酶切位点将VP1亚克隆于iNOS的表达载体pcDNA3．1-iNOS，从而构建含有iNOS和VP1融合基因的真核表达载体。限制性内切酶分析、PCR鉴定和测序证实重组体peDNA3．1-iNOS和peDNA3．1-iN—OS—VP1插入片断的大小和方向正确且开放阅读框架的读码框不变；重组质粒peDNA3．1-iNOS和peDNA3．1-iNOS．VP1在HeLa细胞中均有表达，但表达效率较低。结论 获得含iNOS基因和iNOS—VP1融合基因的真核表达载体，并将重组质粒进行了初步表达，为体外iNOS抗CVB3作用的研究奠定了物质基础。     

人源载体介导的minidystrophin-EGFP融合基因在Cos-7细胞中的表达

目的 构建微小肌营养不良蛋白（minidystrophin）和增强绿色荧光蛋白（enhaneed green fluorese protein，EGFP）融合基因的人源载体，观察该载体在Cos-7细胞中的表达。方法 以正常人肌营养不良基因cDNA（GenBank NM_004006）为模板，通过PCR克隆的方法构建minidystrophin基因，融合EGFP基因后连接到人源载体pHmeo，大量提取荸组质粒，转染Cos-7细胞，通过逆转录聚合酶链反应、荧光显微镜观察等方法检测该载体在细胞内的表达。结果 成功构建pHmDysG载体，转染Cos-7后，逆转录聚合酶链反应可扩增出735bp特异条带，荧光显微镜观察可见表达蛋白分布于细胞膜上。结论 prim载体介导的minidystrophin基因可以在真核细胞表达，并被有效地转运至细胞膜，可望用于杜氏肌营养不良基因治疗的研究。     

表达载体介导的反义RNA抑制人巨噬细胞移动抑制因子的表达

目的：研究表达载体介导的反义RNA对人巨噬细胞移动抑制因子(MIF)表达的抑制作用。 方法:用亚克隆技术构建可转录MIF反义RNA的真核表达载体pcDNA3-antiMIF。用lipofectamine2000分别将pcDNA3、pcDNA3-antiMIF转染可表达MIF的HEK293(293-MIF)细胞，用Real-time定量PCR鉴定MIF mRNA表达水平。将pcDNA3-antiMIF转化人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)，建立可表达MIF反义RNA的HUVECs(HUVECs-antiMIF)细胞。将MIF的真核表达载体pSecTag-MIF转染HUVECs-antiMIF，用Real-time定量PCR鉴定MIF mRNA的表达水平。 结果:正确构建了MIF反义RNA的表达载体pcDNA3-antiMIF。MIF 反义RNA对293-MIF细胞中MIF表达的抑制水平达32%（P<0.05）。建立稳定表达MIF反义RNA的HUVECs-antiMIF细胞株。HUVECs-antiMIF中MIF的表达受到抑制，表达水平降低40%（P<0.05）。 结论:表达载体介导的反义RNA能有效地抑制MIF的表达，建立了稳定表达MIF反义RNA的HUVECs。     

AAV载体质粒介导的荧光素酶shRNA抑制其在哺乳动物细胞中的表达

目的 构建荧光素酶短发夹环产生质粒在BHK—21细胞中抑制荧光素酶的表达。方法 从人基因组DNA中用PCR方法调出人U6 snRNA启动子，接以被9bp序列间隔的21bP荧光素酶靶序列的反向重复序列，置于AAV载体质粒PSNAV中，构建成荧光素酶短发夹环RNA(shRNA)产生质粒PSNAV／U6/Luc。与PMAMneoLuc质粒共转染BHK—21细胞，检测其对荧光素酶表达的影响。并且单独转染荧光素酶细胞株，检测其抑制荧光素酶表达的效果。结果 PSNAV／U6／Luc对共转染的PMAMneoLuc中荧光素酶的表达抑制50％，而对荧光素酶细胞株中荧光素酶的表达抑制70％。结论 实验表明荧光素酶shRNA产生质粒能够有效抑制荧光素酶在BHK—21细胞中的表达。     

逆转录病毒载体介导人类G6PD基因在人红白血病细胞中的表达

目的：探讨逆转录病毒载体介导人类G6PD基因在人白血病细胞中的表达。方法：构建G6PD cDNA的逆转录病毒表达载体pLG6PDSN,转染包装细胞PA317，病毒上清感染人红白血病细胞K562，以PCR方法检测病毒载体是否整合于细胞基因组，定量法测定G6PD表达。t检验比较转染组与对照组间的表达差异。结果：酶切鉴定表明，G6PD cDNA准确插入pLXSN相应位点，载体构建成功。转染后PCR扩增NeoR基因，证明细胞DNA整合有逆转录病毒载体。转染组与对照组酶活性测定差异有显著性（P＜0．01）。结论：本试验所构建的重组载体pLG6PDSN为严重G6PD缺陷症的基因治疗提供了表达载体。     

腺病毒介导的HSV—tk体外抗喉癌作用

目的 观察HSV-tk/GCV系统对喉癌细胞的杀伤作用。方法 将带有报告基因LacZ的5型缺陷性腺病毒载体AdCMVLacZ感染喉癌细胞Hep-2,X-gal染色,测定腺病毒的转染率,利用同源重组技术构建含HSV-tk基因的重组腺病毒载体AdCMVtk.AdCMVtk感染Hep-2细胞后,加入10mg/LGCV。观察瘤细胞存活率及旁观者效应。结果 随着腺病毒感染复数量（ultiplicity of infection,MOI)增加,对Hep-2细胞转染率亦增加,100%转染需的MOI为200。AdCMVtk/GCV对Hep-2细胞的杀伤强度与AdCMVtk量呈正向关系。即有浓度依赖性,此杀伤作用存在旁观者效应,但较弱。结论 腺病毒介导的HSV-tk/GCV具有杀伤喉癌细胞作用。     

介导穿孔素短发夹RNA重组腺病毒的构建及其生物学作用

目的:采用腺病毒介导的RNAi技术对穿孔素(PF)的功能进行体外研究,以期为深入研究PF的作用机制奠定基础.方法:构建腺病毒介导的穿孔素shRNA(Ad-shPF).首先通过mRNA水平验证所设计的pShuttle-shPF序列的有效性,有效后包装Ad-shPF,验证其对NK-92细胞穿孔素mRNA和蛋白表达水平的影响.结果:转染pShuttle-shPF(1-3)的干扰效率分别为(74.2±4.1)%、(43.2±3.2)%、(61.7±2.6)%.干扰效果明显,其中又以pShuttle-shPF1的干扰效果最佳.成功包装Ad-shPF1,感染NK-92细胞,mRNA表达水平降至对照组的32%;Western blot分析表明Ad-shPF1处理后可在蛋白水平上明显抑制PF的表达.结论:PF shRNA重组腺病毒可以在mRNA和蛋白水平抑制NK-92细胞中PF的表达.     

MAGE-3基因真核表达载体构建及在小鼠黑色素瘤细胞中的表达

目的　扩增人黑色素瘤抗原 3(Melanomaantigen 3,MAGE 3)基因 ,构建真核表达载体 ,并在小鼠黑色素细胞瘤B16中进行表达。方法　采用PCR扩增MAGE 3基因 ,连接到真核表达载体pIRES2 EGFP中 ,构建真核表达载体pIRES2 EGFP MAGE 3,脂质体法转染小鼠黑色素瘤B16细胞。G4 18筛选阳性克隆 ,荧光显微镜和RT PCR分别检测阳性克隆中增强型绿色荧光蛋白 (Enhancedgreenfluorescentprotein ,EGFP)的表达和MAGE 3mRNA的表达。结果　从pUC19 MAGE 3重组质粒中扩增获得一条约 95 0bp的片段 ,成功构建了真核表达载体pIRES2 EGFP MAGE 3,转染B16细胞后筛选得到阳性克隆 ,可见融合蛋白表达产生明亮的绿色荧光 ,RT PCR检测到MAGE 3mRNA的表达。结论　成功构建了真核表达载体pIRES2 EGFP MAGE 3,获得了稳定表达该载体的小鼠黑色素瘤B16细胞系 ,为研究MAGE 3在肿瘤免疫治疗中的应用奠定了基础。