快速、有效筛选新的功能基因——荧光差异显示技术

控制生物性状的基本单位是基因,研究细胞的基因表达一直是分子生物学的重要课题之一。不同细胞间基因表达的差异决定了生命活动的多样性,如发育与分化、内环境稳定、细胞周期调节等。近年来,随着DNA重组技术的发展,已有数万个人类基因被克隆分析,要从如此众多的表达基因中找出引起细胞生理或病理变化的基因并非易事。应用荧光标记的mRNA差异显示技术将有可能在一定程度上起到关键的作用。以总RNA为模板,采用荧光标记的锚定引物,通过逆转录、差异显示PCR反应,经5.6％变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离差异条带,条带清晰、明亮、背景低,各样本间的差异不仅呈有无的变化,亦表现出很多强弱改变;本实验室经过多年的坚持摸索、研究,现已能成功的应用荧光标记差异显示技术,可快速（2d）、敏感、经济有效的筛选各种未知的表达基因。     

乙型肝炎肝硬化患者外周血单核细胞基因表达谱研究

目的：探索基因表达谱技术在肝硬化形成的分子生物学机制研究及其诊断方法研究的应用。方法：应用含8192个人体cDNA的微阵列芯片和来自外周血单核细胞的标记cDNA,分析慢性乙型肝炎、肝炎肝硬化各15例基因表达谱。通过CenePix4000B扫描芯片仪和ImaGene3．0软件分析Cy3、Cy5两种荧光信号的强度和比值。结果：在8192个基因中,2组中筛选出有差异的基因60个,占0．73％,其中主要是炎症、凋亡基因、细胞外基质蛋白基因、细胞生长调节基因,占71．6％。结论：基因表达谱技术可为乙型肝炎肝硬化形成的分子生物学机制及其诊断研究提供大量有益的生物学信息。     

差异显示法对血管平滑肌细胞钙化过程中基因表达变化的研究

目的:本研究运用差异显示技术研究动脉血管平滑肌细胞在钙化过程中基因表达的改变,探讨与动脉钙化相关的基因.方法:体外培养牛主动脉平滑肌细胞,在培养环境中加入10 mmol/L的β-磷酸甘油酯,诱导细胞钙化,作为动脉钙化模型,分别提取对照细胞和钙化细胞的总RNA,用荧光标记的引物进行DD-PCR扩增,电泳显示差异表达的cDNA,再用反向Northern blot对这些差异cDNA进行鉴定确认,并对确认的差异cDNA片段进行克隆测序.结果:DD-PCR显示65个表达差异的片段,经过回收、扩增和反向Northern blot有7个片断确定有持续的差异表达.经过测序和同源性比较,发现有3个片段为新的基因片段.结论:初步确定7个与血管钙化相关的cDNA片段,其中3个片段为新的未知基因片段.     

乙型肝炎肝硬化患者外周血单核细胞基因表达谱研究

目的 :探索基因表达谱技术在肝硬化形成的分子生物学机制研究及其诊断方法研究的应用。方法 :应用含 81 92个人体cDNA的微阵列芯片和来自外周血单核细胞的标记cDNA ,分析慢性乙型肝炎、肝炎肝硬化各 1 5例基因表达谱。通过GenePix40 0 0B扫描芯片仪和ImaGene3.0软件分析Cy3、Cy5两种荧光信号的强度和比值。结果 :在 81 92个基因中 ,2组中筛选出有差异的基因 60个 ,占 0 .73% ,其中主要是炎症、凋亡基因、细胞外基质蛋白基因、细胞生长调节基因 ,占 71 .6%。结论 :基因表达谱技术可为乙型肝炎肝硬化形成的分子生物学机制及其诊断研究提供大量有益的生物学信息     

BHC80基因抑制对斑马鱼胚胎红细胞发育的影响

胚胎整体RNA原位杂交显示,BHC80基因表达主要集中在中枢神经系统部位.应用吗啡啉修饰的反义寡核苷酸技术抑制BHC80基因表达,显示胚胎红细胞减少并堆积在PBI区,用胚胎期红细胞标志βe3 globin以及造血过程中的重要转录因子gatal、c-myb、lmo2的胚胎整体RNA原位杂交实验显示,BHC80基因表达下调使gatal标记胚胎红系前体细胞增殖增多并且分化延迟,导致红细胞减少和PBI区红细胞堆积.血管内皮标志基因flk-1的RNA探针原位杂交和荧光显微造影显示,BHC80基因表达下调组血管与对照组相比清晰可见无明显差异.     

单、双标记基因筛选的转人乳铁蛋白基因供核细胞生产克隆山羊效率的比较

为比较两种筛选标记基因生产转人乳铁蛋白(hLF)基因克隆山羊的效率,利用单(新霉素抗性基因,Neor)、双(新霉素抗性和绿色荧光蛋白基因,Neor/GFP)标记基因筛选转基因的供核细胞,并制作体细胞核移植转基因山羊。山羊胎儿成纤维细胞电转染单标记基因表达载体(pBLC14)或双标记基因表达载体(pAPLM),分别有58.8%(20/34)和86.7%(26/30)的抗性细胞株检测到外源基因;转染pAPLM的细胞传代培养后,仅有20%(6/30)株细胞在传代中所有细胞均能观察到荧光;分别以pBLC14和pAPLM的细胞株作为供核细胞进行体细胞核移植,共获得806枚重构胚胎,胚胎移植受体后35 d、60 d妊娠率分别为53.8%、26.9%和39.1%、21.7%,最终分别产下5只(1.9%)和7只(1.4%)克隆山羊;经PCR及Southern blotting检测,所有出生山羊均整合有外源基因。结果显示,以单、双标记基因筛选供核细胞,其重构胚融合率、怀孕率和克隆动物出生率差异不显著(P>0.05),Neor/GFP双标记基因能准确、有效地用于转基因供核细胞筛选。同时,结果也表明Neor/GFP双标记基因转染的体细胞作为供核细胞对体细胞克隆效率未出现不利影响。     

利用表达谱基因芯片筛选溃疡性结肠炎差异表达基因

目的:利用人类全基因组表达谱芯片技术,分析溃疡性结肠炎患者和健康者基因表达谱差异,筛选出溃疡性结肠炎相关基因。方法:采用Trizol法提取8例溃疡性结肠炎患者和8例健康对照者结肠粘膜组织总RNA并纯化,逆转录合成c DNA,利用荧光染料Cy3标记aa UTP,转录合成标记的c RNA,并与Agilent人类全基因组表达谱芯片杂交,扫描荧光信号图像,对芯片原始数据进行归一化处理,利用倍数差异和t检验计算筛选出相关差异表达基因,采用DAVID在线分析系统进行基因的功能注释和关联分析,明确差异基因的生物学功能,并对部分差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证。结果:筛查出溃疡性结肠炎结肠粘膜组织差异表达基因4132个,其中上调基因2004个,下调基因2128个。选取6条差异表达基因进行PCR验证,结果有3条基因表达上调,3条基因表达下调,表达趋势与芯片结果一致。结论:溃疡性结肠炎患者与健康对照者基因表达存在明显差异,分析这些差异表达基因有助于我们探索溃疡性结肠炎的发病机制,为疾病的治疗提供理论依据。     

ZNF230/荧光蛋白融合基因表达载体的构建及其在Cos细胞中的表达与定位

为了用绿色荧光蛋白标记观察人类无精症相关基因ZNF230在Cos7细胞中的蛋白质表达及定位,用PCR方法扩增得到突变的人和小鼠mt ZNF230和mt znf230基因,使其3′端的终止密码TGA突变为TGG,并装入T 载体,双酶切后通过定向克隆将其与真核表达载体pEGFP N1的绿色荧光蛋白(greenfluorescenceprotein,GFP)基因融合,构建了ZNF230—荧光蛋白融合基因表达载体。然后经真核表达质粒-脂质体介导,导入Cos7细胞系。荧光显微镜观察显示:在空白载体pEGFP N1转染的Cos细胞中荧光布满整个细胞,而在转染阳性载体pEGFP ZNF230和pEGFP znf230的Cos细胞中荧光主要聚集在细胞核中。表明转染的Cos细胞系能高效表达人ZNF230和小鼠znf230蛋白,ZNF230基因表达的蛋白定位于细胞核内。     

差异显示技术及其进展

差异显示技术是在转录水平上研究基因表达差异的有效方法。它通过一系列的锚定引物与随机引物组合把不同种细胞的ｍＲＮＡ进行分组反转录及ＰＣＲ扩增,在相邻泳道上显示扩增结果,通过比较电泳图谱找出差异。差异显示技术建立至今仅五年时间便在分析基因表达差异、绘制遗传图谱、分离特异性表达基因、临床诊断遗传疾病等方面被广泛应用,并不断得到改进和完善。     

用基因芯片结合荧光差异显示—PCR筛选和识别胃腺癌转移相关的基因

使用来源于同一个胃腺癌病人的原发灶RF－1（ATCC编号：CRL－1864）和转移灶RF－48细胞系（ATCC编号,CRL－1863）作为研究肿瘤转移分子机制的模型,RF－1（实验组）和RF－48（对照组）的mRNA通过逆转录方法,将Cy3和Cy5两种荧光染料分别标记到两种细胞的cDNA上,制备成cDNA探针,并与表达谱芯片（双点4096条基因）进行杂交与扫描,重复2次实验,利用计算机数据处理判断基因是否在上述两种细胞中有表达差异,共筛选出差异表达的基因共138条,其中81条在RF－48细胞中表达明显上调,57条在RF－48细胞中表达显著下调,同时也通过荧光差异显示－PCR（FDD－PCR）技术,克服了45个涉及胃腺癌转移相关基因,包括未被发现的基因3个,在两种筛选方法中都存在差异表达的基因共有7条,对部分可能与肿瘤志移机制有关的差异表达基因的作用进行了分析和讨论,基因芯片技术可高通量,大规模地研究基因表达水平,FDD－PCR技术可克隆出未发现的新基因,二者结合,初步筛选出与转移相关的基因,有助于揭示胃腺癌转移的分子机制。     

差异显示技术及其进展

差异显示技术是在转录水平上研究基因表达差异的有效方法。它通过一系列的锚定引物与随机引物组合把不同种细胞的ｍＲＮＡ进行分组反转录及ＰＣＲ扩增,在相邻泳道上显示扩增结果,通过比较电泳图谱找出差异。差异显示技术建立至今仅五年时间便在分析基因表达差异、绘制遗传图谱、分离特异性表达基因、临床诊断遗传疾病等方面被广泛应用,并不断得到改进和完善。     

总RNA和mRNA来源的探针与cDNA芯片杂交的差异研究

提取BEP2D细胞的总RNA并按两种方式进行cDNA芯片探针的标记,一种是将100μg BEP2D细胞的总RNA利用逆转录法直接标记成荧光探针,另一种是先从100μg BEP2D细胞的总RNA中分离出mRNA,然后再标记成荧光探针。将两份标记好的探针同时与含有230个基因的cDNA芯片杂交。杂交后的芯片经Axon4100B扫描仪扫描,发现两种方式标记探针的一致性为93．04％,并且mRNA来源探针杂交后的荧光信号值较总RNA的弱。探讨了这两种方法标记探针在基因芯片表达谱研究中的差异性,目的是为利用这两种方法标记探针进行基因表达谱研究提供一些依据。     

对硫磷处理下果蝇细胞应激基因的高通量分析

【目的】通过对硫磷处理黑腹果蝇Drosophila melanogaster(William)的S2细胞,研究果蝇细胞在有机磷杀虫剂作用下应激基因的表达及其表达量的变化。为进一步分析昆虫应激反应及分子毒理提供研究依据。【方法】利用CCK-8试剂盒和细胞计数板检测不同浓度对硫磷处理下细胞的毒性及细胞存活率,应用基因表达谱(RNA-Seq)和实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测用药处理后细胞内基因的差异表达及表达量的变化。【结果】在35μg/m L对硫磷浓度处理下细胞活力与其他浓度相比呈现一定程度的增强,选用35μg/m L对硫磷处理的细胞做高通量基因表达谱分析显示:35μg/m L对硫磷处理细胞后扩增表达的基因有481个,差异显著表达的基因有52个,包括氧化应激基因、解毒基因和免疫相关基因的扩增或差异表达。q RT-PCR验证基因表达谱中一部分差异显著基因的表达变化与表达谱变化趋势一致。【结论】对基因的差异表达和细胞毒性检测进行了研究,为对硫磷新的作用靶标和抗性机制研究奠定了基础。     

酿酒酵母基因组位置效应对外源基因表达的影响

外源基因元件和模块在底盘细胞中发挥特定功能是合成生物学研究的基本过程,而外源元件和模块在基因组中的位置对其功能的实现具有显著影响。为了系统、全面地表征酿酒酵母基因组位置效应对外源基因的表达影响,以绿色荧光蛋白为报告基因,通过双交换同源重组方法,对酿酒酵母单基因敲除库进行高通量转化,构建酿酒酵母基因组单位点荧光标记菌株库。结合流式细胞术和高通量测序技术对单位点荧光标记库菌株进行分析,构建高表达位点库和低表达位点库,共发现促进绿色荧光蛋白表达的位点428个,抑制绿色荧光蛋白表达的位点444个。通过分析高、低表达位点在酵母染色体上的分布,从全基因组尺度上对酿酒酵母基因组整合位置对基因表达的影响进行表征。本研究可为酿酒酵母基因组位置效应的分布规律和产生机理研究提供重要参考,对外源蛋白工业生产和合成生物学中的基因表达精细调控也具有重要的指导意义。     

基于荧光微球液相基因表达阵列的建立

建立基于荧光微球的液相基因表达阵列,用于特定基因组合的表达谱分析.采用带有不同强度荧光鉴别信号的羧基化微球,与氨基修饰的不同标签寡核苷酸序列化学偶联,制成微球阵列.多重连接依赖的探针扩增技术(MLPA)用于扩增靶基因核苷酸序列,即通过RNA标本六随机引物逆转成cDNA,与不同基因特异性的一对探针杂交,耐高温的连接酶联接,最后采用生物素标记的同一对引物扩增.PCR产物与微球阵列液相杂交,加入链亲和素标记的PE染料,上流式细胞仪检测.应用这一系统检测骨髓增生异常综合症中难治性贫血(RA)、难治性贫血伴原始细胞增多(RAEB)、难治性贫血伴转化中原始细胞增多(RAEBt)、急性髓细胞性白血病(AML)和其他组(包括再生障碍性贫血、血小板减少、巨幼贫、溶贫等)差异表达谱,差异表达结果用实时荧光定量PCR验证.共建立了5个基因的微球阵列,分别为Rap1GAP、RAC2、SPA1、RhoBTB3和内参GAPDH,每个基因检测的线性范围为0.002 5～0.1μmol,液相表达阵列具有良好的特异性和重复性(P<0.001).检测RA、RAEB、RAEBt、AML和其他组差异表达发现,RAC2、RhoBTB3、SPA-1和Rap1GAP各组间有显著性差异性存在(分别为P<0.000 1,P=0.049 1,P=0.020 6和P=0.004 6),其差异显著性与实时荧光定量PCR一致,泊松相关系数分别为0.930,0.946,0.945和0.921,具显著性(P<0.001).结果表明,成功建立了基于荧光微球的液相基因表达阵列,其敏感性高、特异性强、重复性好.     

NOR1基因转染对肝癌细胞HepG2基因表达谱的影响

NOR1基因是一在正常组织中广泛表达且在肿瘤组织中表达下调的新基因.为进一步研究NOR1基因的功能和寻找其下游基因,利用脂质体技术将NOR1基因转染进HepG2细胞,采用cDNA微阵列技术分析其基因表达谱的改变.试验表明NOR1基因的转染能使Grb2,HBP17,TNFRSF11B等59个基因上调,同时也下调Bik,MAp2K6,ZFP95等103个基因.随后用实时荧光定量PCR对cDNA 微阵列结果中上述3个上调表达基因进行验证,结果表明,基因表达差异具有统计学意义(P<0.05),荧光定量PCR结果与微阵列结果相符.这些结果提示,NOR1基因对肝癌HepG2细胞的生物学行为的影响可能与它对细胞信号转导,细胞周期调控,转录、翻译调控相关基因的表达影响有关.     

慢病毒介导的绿色荧光蛋白报告基因对人多能干细胞的生物风险评估研究

摘要 目的：探讨慢病毒介导的绿色荧光蛋白（GFP）标记人诱导多能干细胞（hiPSC）是否影响其细胞生物学特性,为多角度评价生物学风险提供实验基础。方法：慢病毒感染hiPSC后24小时,通过抗性基因表达筛选成功标记GFP的hiPSC。利用流式细胞分析法（FACS）检测GFP阳性的细胞比例。通过碱性磷酸酶染色检验干细胞的多能性,并通过免疫荧光染色检测多能性标记基因OCT4,NANOG,SOX2,SSEA4的表达情况。体外拟胚体分化实验检测GFP标记的hiPSC分化为不同胚层细胞的能力。结果：慢病毒感染不仅可以成功hiPSC标记上GFP,而且抗性基因表达筛选使GFP阳性细胞比例从37.5%提高到97.4%。AP染色和多能性标记基因的免疫染色证明标记后的细胞能维持多能性。体外分化实验显示感染后hiPSC可以形成拟胚体并实现三个胚层细胞共存。结论：慢病毒能够高效的标记hiPSC,并且不影响其多能性和拟胚体形成能力,可以用于后续的分化和细胞示踪研究。     

肺癌相关基因芯片的制作

探讨肺癌相关基因芯片的制作过程及其在基因表达谱方面的应用,同时对一些传统的技术环节进行了改进。首先有目的搜集了60个肺癌相关基因,用修饰后的引物将其分别克隆,经纯化、变性后,用Cartesian PinSys5500 cDNA Microarray点样仪以微阵列的形式将其点布于醛基化的玻璃片上;然后将人支气管上皮恶性转化细胞模型BEP2D细胞的原代、20代、35代的总RNA逆转录后再经LD PCR标记成荧光探讨与基因芯片进行杂交。ScanArray 3000荧光扫描仪扫描后显示,图象背景均匀、信号清晰,证实该芯片制作成功,并能取得良好的杂交效果。     

肿瘤相关基因表达检测寡核苷酸芯片的制备及其初步应用

为研制肿瘤相关寡核苷酸芯片,并实现其在抗肿瘤反义核酸“癌泰得”作用机理研究方面的初步应用,制备了包含近450种肿瘤相关基因特异寡核苷酸探针的寡核苷酸芯片,建立了相应的质控标准.“癌泰得”用脂质体转染HepG2肿瘤细胞,提取细胞总RNA反转录并荧光标记cDNA,用制备的寡核苷酸芯片检测肝癌细胞HepG2的肿瘤相关基因表达水平,用软件分析获得其差异基因表达谱.0.4 μmol/L的反义核酸“癌泰得”作用于HepG2细胞15 h后,MDNCF、DHS等基因mRNA表达下调,MUC2、MPP11、LAT、HRIF-B、JNK3A1等mRNA基因表达上调,初步检测到了“癌泰得”的抗肿瘤作用可能的相关基因,为进一步的分子作用机理的探讨奠定基础.结果表明,制备的肿瘤相关芯片敏感度高、特异性高、重复性均较好,可用于检测肿瘤相关基因的表达谱,为临床诊断和基础研究提供了技术平台.     

cDNA芯片阳性对照的制备及在芯片敏感性分析中的应用

cDNA芯片是一种高通量基因表达谱分析技术,在生理病理条件下细胞基因表达谱分析,新基因发现和功能研究等方面具有广阔应用前景。CDNA芯片阳性对照的选取以及CDNA芯片检测敏感性是芯片成功应用的关键问题之一。以在系统发育上与人类基因同源性小的荧火虫荧光素酶基因材料,制备了用于人类和其他动物基因表达谱CDNA芯片的通用型阳性对照探针和相应的mRNA参照物,经反转录对mRNA参照物进行Cy3荧光标记并与DNA芯片杂交后发现,mRNA参照物能特异性地与荧光酶基因cDNA片断杂交,而与人β-肌动蛋白基因,人G3PDH基因以及λDNA/HINDⅢ无杂交反应。把mRNA参照物以不同比例加入HepG2总RNA中,以反转录荧光标记后与CDNA芯片杂交,结果发现当总RNA中的MRNA含量为1/10^4稀释（即mRNA分子个数约为10^8个）时,CDNA芯片基本检测不出mRNA标记产物的杂交信号。而且,cDNA芯片检测的信号强度与芯片上固定的探针浓度密切相关,当探针浓度为2g/L时,杂交信号最强,随着探针浓度下降芯片的杂交信号趋于减弱。CDNA芯片通用型阳性参照物的制备以及应用于CDNA芯片检测敏感性研究为CDNA芯片应用于人和其他动物基因表达谱高通量分析和新基因功能研究提供了技术基础和理论依据。