聚乙烯亚胺包裹小环DNA形成的纳米颗粒传输外源基因的性质表征

聚乙烯亚胺(PEI)是一种具有良好生物安全性和生物相容性的非病毒载体,能高效转染肿瘤细胞。小环DNA是一种去除质粒细菌骨架,只含有目的基因表达框的环状DNA分子。与普通质粒相比,小环DNA具有表达效率高、持续时间长的优势。使用PEI包裹携带报告基因gfp和抑癌基因pten小环DNA载体,并利用各种技术手段分析了该传输系统的理化性质和生物学效应。凝胶阻滞实验、电镜实验及MTT实验分析结果表明利用PEI包裹小环DNA和质粒DNA体系性质无显著的差别,并且2种复合物对细胞毒性亦无明显差别;但是动态光散射实验结果显示由于PEI可以包裹更多数量的小环DNA,所以PEI包裹小环DNA形成的复合物粒径要略大于包裹质粒DNA形成的复合物粒径。荧光显微镜实验、real-time PCR分析和Western blotting分析结果表明,PEI包裹小环DNA形成的复合物对细胞的转染效率要远远高于PEI包裹质粒DNA所形成的复合物,并且小环所携带的外源基因的表达效率要远远高于质粒DNA所携带的外源基因的表达效率。实验结果表明,PEI包裹小环DNA形成的纳米颗粒在细胞转染过程中具有很高的表达效率,这一研究结果为PEI包裹小环DNA的非病毒载体系统在传输外源基因过程中的应用提供理论基础和技术支持。     

新型可降解PEI衍生物的体外表征及在HUVEC细胞中的毒性研究

目的:以分支状PEI 1800 Da为基本单元,以化学方法连接咪唑二醛,构建含有可降解亚胺键的新型聚乙烯亚胺衍生物基因载体。对合成的新型基因载体进行体外表征,测定其与p DNA形成的复合物的粒径和zeta电位,研究该复合物在HUVEC细胞中的细胞毒性。方法:通过有机合成方法合成新型聚乙烯亚胺衍生物,考察其与p DNA形成的复合物的粒径和zeta电位,并通过透射电镜考察复合物的形态特征,通过CCK-8方法测定复合物在HUVEC细胞中的毒性。结果:合成的新型基因载体能与p DNA复合形成200 nm左右带20 m V正电荷的纳米颗粒,有利于细胞内吞;形态特征研究表明新型基因载体能将p DNA压缩成类球形的纳米粒,大小与粒径检测结果基本一致。细胞毒性实验表明,合成的新型基因载体材料在相同质量比范围内显示出明显低于PEI25 KDa的细胞毒性。结论:合成的新型基因载体具有较低的细胞毒性,是一种具有良好应用潜力的基因输送载体。     

聚乙烯亚胺转基因影响因素的测定及其优化

聚乙烯亚胺 (PEI)为阳离子多聚物 ,可浓缩DNA形成纳米级颗粒 ,作为基因释放载体转染真核细胞 .选用Mr2 5 0 0 0 ,分枝状的聚乙烯亚胺转染质粒 ,比较多种转基因效率的影响因素 .通过MTT法测定PEI对COS 7细胞的细胞毒性 .利用电泳阻滞实验测定PEI与DNA形成复合物时所需的比例 .通过PEI转染增强型绿色荧光蛋白的pEGFP质粒、编码β 半乳糖苷酶的pSVβ质粒 ,探索氯喹、白蛋白、血清、盐离子浓度、质粒剂量、细胞数量等对聚乙烯亚胺转基因效率的影响 .实验发现 ,PEI对细胞的毒性作用与剂量相关 .PEI DNA的N P比在 3 0以上方可完全结合DNA .溶酶体抑制剂氯喹可增加转染效率 .培养液中的白蛋白、血清会降低转染效率 .生理盐溶液作为配制PEI DNA复合物的溶媒 ,转染效率高于 5 %葡萄糖作为溶媒 .随着转染质粒剂量的增加 ,转染效率呈剂量依赖正效应 .聚乙烯亚胺是有效的体外真核细胞转染剂 ,可用于合成更复杂的基因释放载体 .     

利用小鼠骨骼肌细胞持续表达单链胰岛素类似物进行1型糖尿病模型鼠的长效基因治疗

目的探讨Pluronic L64-电脉冲(L/E)体系介导的单链胰岛素类似物基因在骨骼肌组织的传递表达对1型糖尿病小鼠的治疗效果和影响。方法将胰岛素基因中的C肽区域换成(GGGGS)_3,克隆到pcDNA3.1(+)质粒中,构建载体pcDNA-INS。使用链脲佐菌素腹腔注射雄性BALB/c小鼠建立1型糖尿病小鼠模型,并分为L/E联合pcDNA3.1(+)空质粒治疗的L/E-pcDNA3.1(+)组、仅使用pcDNA-INS裸质粒治疗的pcDNA-INS组和L/E联合pcDNA-INS裸质粒治疗的L/E-pcDNA-INS组。模型小鼠在胫骨前肌注射相关质粒进行治疗,且根据治疗方案在注射1 h后进行Pluronic L64-电脉冲处理,并以生理盐水处理的正常小鼠(NC)组作为对照。记录各组小鼠的血糖、体质量、血清胰岛素含量、生存率、免疫组化、外形特征及组织病理等指标。结果 (1)pcDNA-INS质粒通过酶切和测序鉴定无误;(2)与NC组相比,模型小鼠血糖显著上升,体质量显著下降(P0.05),且胰岛遭到严重破坏;(3)L/E-pcDNA-INS组的血糖水平和血清胰岛素含量显著缓解,与NC组较为接近,pcDNA-INS组的血糖缓解和胰岛素补偿远不及L/E-pcDNA-INS组(P0.05),且与NC组之间的差异一直有统计学意义(P0.05)。第4周免疫组化结果显示,L/E-pcDNA-INS组的胰腺胰岛素表达较少,但肌肉胰岛素表达量较高,且该组生存率较高,与NC组均为100%(12/12),L/E-pcDNA-INS组的病理结果和外形特征与NC组小鼠最为接近,L/E-pcDNA3.1(+)组与pcDNA-INS组在不同部位均有不同程度的病变发生,且鼠毛疏少粗糙,体形较小。结论 Pluronic L64-电脉冲体系与单链胰岛素类似物基因联合治疗1型糖尿病的效果较好,且无明显不良影响,可为相关研究提供实验依据。     

注射突变p53基因CRISPR/Cas9质粒和肝癌细胞建立肝癌小鼠模型

目的 采用尾静脉注射突变p53基因CRISPR/Cas9质粒和H22细胞建立肝癌模型.方法 将健康雄性BALB/c小鼠随机空白组(生理盐水)、质粒组(质粒)、对照组(H22细胞+盐水)、实验组(H22细胞+质粒),每组25只.尾静脉注射建立肝癌模型.分别在注射后的2、3、4、5周中取材,眼眶采血检测小鼠血清转氨酶(AL...     

互作蛋白质与复合物亚基的基因表达相关性比较分析

利用在多种应激条件下酵母的基因表达谱数据 ,分别计算互作蛋白质及复合物亚基编码基因的表达相关性。结果发现 ,相对于随机对照组 ,互作蛋白质的编码基因与蛋白质复合物的编码基因表达相关性均显著 (P <0 .0 1) ,即互作蛋白质及复合物亚基有共表达的倾向。通过比较 ,进一步发现蛋白质复合物亚基的基因表达相关性显著高于互作蛋白质的基因表达相关性 (P <0 .0 1) ,这与复合物亚基之间功能联系强于定义不甚确切的互作蛋白之间功能联系现象吻合。     

PEG修饰的聚阳离子基因载体PEG-Polycarbam-SP在COS-7细胞中转染和毒性的研究

目的：寻找一种转染效率高,细胞毒性低的非病毒基因载体,研究以人体内源性精胺为单体,以乙二醇二氯甲酸酯作为连接剂,以聚乙二醇（PEG）作为亲水基团连接剂合成亲水修饰聚阳离子载体PEG-Polycarbam-SP的基因担载效率,以及对非洲绿猴肾癌细胞COS-7的转染活性和细胞毒性的影响。方法：琼脂糖凝胶电泳方法考察复合物的基因担载效率,检测基因复合物的粒径和电位,以荧光素酶质粒为报告基因,研究PEG-Polycarbam-SP/DNA的复合物在COS-7细胞的转染活性,用MTT方法研究PEG-Polycarbam-SP对COS-7细胞的毒性。结果：聚合物与质粒在质量比5以后形成的复合物粒径稳定在50nm左右,Zate电位在20mV左右。COS-7细胞实验显示PEG-Polycarbam-SP具有低于PEI 25kDa的细胞毒性,同时也具有高效输送DNA的能力。结论：PEG-Polycarbam-SP是一种新型的高效、低毒,在基因治疗领域有潜在应用价值的非病毒基因输送载体。     

纳米羟基磷灰石表面修饰及其转染细胞的研究

目的:探讨羟基磷灰石-聚乙烯亚胺(nHA-PEI 10KD)纳米颗粒的癌细胞基因转染效率.方法:通过透射电子显微镜(TEM)观察HA-PEI(10KD)纳米颗粒的形态及粒径,Zeta电位仪测定nHA-PEI和HA在酸、碱、中性环境中的电位,用琼脂糖凝胶电泳检测nHAP-PEI(10KD)与DNA结合的能力,MTT比色法检测nHAP-PEI(10KD)对nepG2细胞的毒性,选用增强型绿色荧光蛋白质粒pEGFP1与nHA-PEI结合后,分别转染真核细胞HepG2、Hela、SW620,计算其转染率.结果:nHA-PEI(10KD)分散程度好,粒径60-80nm,在PH7.2时,Zeta电位42.87mV,能转染实验中的细胞,转然效果最好的是HepG2细胞,其次Hela、SW620,转染率高于PEI(10KD)、nHA,但低于脂质体.结论:通过阳离子PEI修饰HA,可有效将增强型绿色荧光蛋白质粒转入HepG2细胞,HA-PEI(10KD)纳米颗粒复合物有望成为基因传递的有效栽体.     

白藜芦醇对软骨细胞去分化现象的作用机制

该实验观察白藜芦醇(Resveratrol,Resv)对兔关节软骨细胞去分化现象的作用并探讨其可能的机制。首先,在无菌条件下取4周龄兔关节软骨细胞,行软骨细胞鉴定后将细胞随机分成5组:空白组、0μmol/L Resv组、2.5μmol/L Resv组、5μmol/L Resv组和10μmol/L Resv,体外单层培养传代至第5代。分别取P1、P3、P5代细胞在倒置相差显微镜下观察细胞形态变化,倒置相差显微镜下观察到各组P1代软骨细胞形态基本一致,P3、P5代2.5μmol/L Resv组细胞形态变化不大,其余各组细胞出现胞体变大,胞浆变淡,镜下胞核不明显等衰老的形态变化;Alcian Blue染色检测蛋白聚糖(Aggrecan)含量和β-半乳糖苷酶染色检测衰老软骨细胞,各组P1代细胞Alcian Blue染色和β-半乳糖苷酶染色无明显差别,P3、P5代2.5μmol/L白藜芦醇组较其他组明显深染、衰老软骨细胞数明显减少;RT-PCR检测蛋白多糖(Aggrecan),沉默信息调节因子1(SIRT1),抑癌基因p53、p21以及P16的表达,2.5μmol/L Resv组的Aggrecan和SIRT1基因表达明显上调,P53、P21及P16基因表达显著下调。综上所述:低浓度白藜芦醇(2.5μmol/L)可能通过上调SIRT1,下调P53、P21、P16基因的表达抑制软骨细胞去分化的现象。     

脂质体介导基因编辑载体质粒转染条件的优化

[目的]探讨脂质体介导基因编辑载体质粒转染人食管癌Eca-109细胞的最佳条件。[方法]以基于Cre/Lox P系统的p GT-A1B1和基于CRISPR/Cas9系统的p X458-sgRNA8两种基因编辑载体质粒为实验材料,将环状和线性质粒以不同DNA用量(0. 2、0. 4、0. 6和0. 8μg)和不同DNA与脂质体比例(1∶1、1∶1. 5、1∶2、1∶2. 5和1∶3)转染Eca-109细胞,计算转染效率。[结果]不同DNA用量条件下,p GT-A1B1在0. 4μg和0. 6μg时转染效率较高,p X458-sgRNA8在0. 6μg时转染效率较高,与其它DNA用量比较均有显著性差异(P 0. 05)。不同DNA与脂质体比例条件下,p GT-A1B1在比例为1∶1. 5和1∶2时转染效率较高,p X458-sgRNA8在比例为1∶2. 5时转染效率较高,与其它比例比较均有显著性差异(P 0. 05)。同一种质粒的环状和线性结构形态,在DNA用量或DNA与脂质体比例相同时,转染效率差异不显著(P 0. 05)。[结论]建立了脂质体介导基因编辑载体质粒转染Eca-109细胞的最佳转染条件,质粒p GT-A1B1和p X458-sgRNA8的DNA用量分别为0. 4～0. 6μg和0. 6μg,DNA与脂质体比例分别为1∶1. 5～1∶2和1∶2. 5。     

转青鱼生长激素基因日本白鲫原代的研制

构建由青鱼β-actin基因启动子和青鱼生长激素(GH)基因精确拼接的"全鱼"基因pbcAbcGHc,并采用显微注射法将pbcAbcGHc导入日本白鲫的受精卵中.对照养殖结果显示150日龄P0代转基因日本白鲫的平均体重是对照组1.37倍,平均体长是对照组1.07倍.选择30尾P0代转基因日本白鲫,PCR方法检测出外源青鱼GH基因在P0代转基因日本白鲫尾鳍基因组DNA中的整合率为90%;在一尾生长速度显著的转青鱼GH基因日本白鲫P0的肌肉、肝脏两种组织中可检测到外源青鱼GH基因的转录.P0代转青鱼GH基因日本白鲫P0的成功获得为建立转青鱼GH基因日本白鲫纯系奠定了基础.     

两种阳离子纳米基因载体及植物基因介导效果的研究

以阳离子聚乙烯亚胺(polyethylenimine, PEI)和壳聚糖(chitosan, CS)作为两种植物基因载体,分别制备了载基因PEI纳米粒(PEI/DNA)和壳聚糖-DNA纳米粒(CS/DNA),并对其形态、粒度分布、包封率、DNA结合的稳定性及纳米颗粒对DNA的保护等方面进行表征.并以GFP基因为报告基因进行植物细胞转染,比较两者转化效率.结果表明PEI/DNA纳米粒稳定性,对DNA的保护以及转染效率等方面均优于壳聚糖-DNA纳米粒.     

施加外源抗坏血酸促进马铃薯试管薯形成及其机制初步研究

为研究抗坏血酸(AsA)处理对马铃薯试管薯形成和结薯相关基因表达的影响及敲除结薯关键基因Solanum tuberosum self-prunning 6A(StSP6A)对AsA诱导马铃薯结薯的效应,利用不同浓度(0、1、5、10、20和50 mmol/L)外源AsA处理2个二倍体马铃薯CIP-149(Solanum phureja)、CIP-178(S.ajanhuiri)和四倍体C-88(S.tuberosum)。结果表明,1~5 mmol/L外源AsA处理可显著诱导马铃薯块茎的形成。对10个块茎形成相关基因的表达分析结果表明,外源添加1 mmol/L AsA可显著影响块茎形成相关基因的表达,与对照相比,总体上呈正调控基因表达增强或负调控因子表达被抑制的趋势,特别是StSP6A在AsA处理过程中的块茎形成早期表达量极显著上调,敲除StSP6A可消除外源AsA对马铃薯块茎形成的诱导作用。这些结果表明,AsA诱导马铃薯块茎形成是通过调控与块茎形成相关的基因表达来实现的,而StSP6A在AsA诱导马铃薯块茎形成中起关键作用。     

可磷酸化短肽偶联壳聚糖介导IGF-1和IL-1RA双基因联合治疗兔关节软骨损伤

非病毒基因转移载体--壳聚糖被广泛用于基因转染,然而相对较低的转染效率限制了其在基因治疗中的应用.本课题组曾经报告可磷酸化短肽修饰壳聚糖(hosphorylatable short peptide coupled chitosan,pSP-CS)可增加体外培养细胞的DNA转染效率.本研究中采用pSP-CS作为基因载体介导人白细胞介素-1受体拮抗剂基因(interleukin-1 receptor antagonist gene, IL-1RA)和人胰岛素样生长因子-1基因(insulin-like growth factor 1 gene, IGF-1) 局部转染, 联合治疗兔关节软骨损伤.将pSP-CS与单基因表达质粒pBudCE4.1-IGF-1、pBudCE4.1-IL-1RA和共表达质粒pBudCE4.1-IGF-1+IL-1RA制成pSP-CS/pDNA复合物,制备股骨外侧髁全层软骨损伤模型,pSP-CS/pDNA 复合物关节腔内注射4周. ELISA分析发现,转基因组关节腔灌洗液中含有大量外源蛋白IGF-1和IL-1RA. 定量PCR检测mRNA显示, 各转基因组明显下调基质金属蛋白酶-3(matrix metallo-proteinase-3, Mmp-3)基因表达; 上调基质金属蛋白酶抑制剂-1(matrix metallo-proteinase inhibitor-1, Timp-1)和二型胶原(Collagen II) 基因表达(P < 0.05);双基因转染组作用明显优于单基因转染组(P< 0.05). HE及Collagen II免疫组化染色显示, 各转基因组软骨损伤处出现不同程度的软骨性修复,以双基因转染组作用最优. 本研究表明,pSP-CS可以携带外源基因进入软骨组织并局部大量表达,IGF-1与IL-1RA协同作用明显促进损伤软骨修复,为今后临床多基因治疗软骨损伤提供了实验基础.     

昆虫细胞制备AAV-ITR基因表达微载体

AAV-ITR基因表达微载体是只含有腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)倒置末端重复序列(Inverted terminal repeats,ITR)、基因表达顺式元件和目的基因,而不含有其他外源DNA序列的双链或单链DNA。本研究利用杆状病毒表达系统,制备得到两种重组杆状病毒Bac-ITR-EGFP和Bac-inrep,并将二者的P3代病毒共同感染昆虫细胞Spodoptera frugiperda(Sf9),抽提小分子量DNA,获得AAV-ITR-EGFP基因表达微载体,2×107的Sf9细胞抽提可以得到100μg AAV-ITR-EGFP基因表达微载体,核酸电泳显示AAV-ITR-EGFP基因表达微载体主要以单体和二聚体的形式存在。将AAV-ITR-EGFP基因表达微载体通过polyethylenimine(PEI)转染HEK 293T细胞,24 h后荧光显微镜观察有EGFP表达,48 h后达到高峰,转化效率达到65%。     

用大肠杆菌同源重组获得克隆化重组腺病毒基因组

利用大肠杆菌细胞内质粒间同源重组获得克隆化重组腺病毒基因组 DNA,高效构建携带有外源基因的均一重组腺病毒 .将带有狂犬病毒糖蛋白 (GP)基因和加强型 GFP(enhanced GFP,EGFP)表达盒的重组穿梭质粒 p Ad- Track- CMV/ GP与腺病毒骨架载体质粒 p Ad Easy- 1一起同时电击共转化大肠杆菌 BJ51 83.在 BJ51 83细胞内 ,带有同源序列的重组穿梭质粒与骨架载体可进行同源重组 ,得到以质粒形式存在的克隆化重组腺病毒基因组 p Ad- GP’.以 p Ad- GP’为模板 ,经DNA测序确认 GP基因成功整合入此质粒中的腺病毒基因组 E1区外源基因表达盒中 .线形化的p Ad- GP’转染 2 93细胞后可得到基因组结构均一、在 E1区插入有 GP和 EGFP表达盒的重组腺病毒 ,病毒滴度可达 1× 1 0 8pfu/ ml.电镜下此重组病毒颗粒直径约为 70 nm,略呈球形 ,用荧光显微镜观察感染细胞有很强的 EGFP表达 .实验表明 :利用大肠杆菌同源重组获得克隆化的重组腺病毒基因组 DNA,可高效制备高滴度的均一重组腺病毒     

应用微核试验和单细胞凝胶电泳技术来检测农药对青蛙蝌蚪及成体的遗传毒性

应用青蛙红细胞微核试验和单细胞凝胶电泳试验研究了两种新型杀虫剂 -吡虫啉和抑食肼对青蛙蝌蚪和成体的遗传毒性 ,结果表明 :当吡虫啉为 2mg/L时 ,蝌蚪红细胞微核率与对照组相比 ,无显著性差异 (p >0 .0 5) ;浓度升高到 8mg/L时 ,微核率与对照组相比 ,有显著性差异 (p <0 .0 5) ;当浓度为 3 2mg/L时 ,微核率与对照组相比 ,有极显著性差异 (p <0 .0 1) ;并有明显的剂量 -效应关系 (r =0 .9843 )。而抑食肼在浓度为 2 .5mg/L和 10mg/L时 ,微核率与对照组相比 ,无显著性差异 (p >0 .0 5) ;当浓度增至 40mg/L时 ,微核与对照组相比 ,有极显著性差异 (p <0 .0 1) ;吡虫啉与抑食肼各浓度组对青蛙红细胞的DNA损伤与阴性对照组相比 ,都有极显著性差异 (p <0 .0 1) ,且具有明显的剂量 -效应关系 (r =0 .960 ,r=0 .990 )。     

cAMP对转化细胞中几种基因表达及CREB DNA结合活性的影响

 从癌基因、抑癌基因及转录因子 CREB(c AMP反应序列结合蛋白 )对 CRE DNA序列结合活性的相关性 ,对 db- c AMP处理的小鼠 C3H10 T1 /2转化细胞增殖抑制作用进行了研究 .实验结果表明 ,转化细胞中 PKA(蛋白激酶 A)活性显著低于正常细胞 ,而 PKC(蛋白激酶 C)活性则显著高于正常细胞 .斑点印迹和 Northern印迹分析显示转化细胞中 c- myc和 Ca M(钙调素 )基因表达明显高于正常细胞 ,而 p53基因和 Rb基因表达则明显低于正常细胞 ,这些差别与 C3H10 T1/ 2 转化细胞增殖失控有关 .转化细胞经 db- c AMP(1 mmol/L)处理后 ,细胞增殖受到明显抑制 ,db- c AMP处理0 .5h后 ,转化细胞中 PKA活性便明显增强 ,PKC活性则被显著抑制 ,处理 2 h后 ,c- myc和 Ca M基因表达下降 ,而 p53和 Rb基因表达则增强 ,这些变化与 c AMP抑制 C3H10 T1/ 2 转化细胞增殖有密切联系 .凝胶阻滞电泳分析显示 db- c AMP(1 mmol/L )处理短时间内 ,CREB对 CRE DNA序列无结合活性 ,1 2 h后开始出现较弱的结合活性 ,2 4 h后才明显加强 ,表明在 db- c AMP处理的早期 ,调控区中含有 CRE序列的基因不参与 db- c AMP对细胞增殖抑制的调节 ,即与 CREB磷酸化及其相应的 DNA结合活性无相关性 .     

巯基化壳聚糖季铵盐用于基因输送的研究

目的:本研究诣在对壳聚糖进行修饰,以解决其水溶性问题和基因释放困难的问题。方法:本研究通过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和N-乙酰-L-半胱氨酸对壳聚糖进行修饰,得到巯基化壳聚糖季铵盐(TMC-SH),使其在生理条件下带正电并含有一定量的游离巯基。以TMC-SH为基因载体,形成基因复合物。通过琼脂糖凝胶电泳考察其稳定性,并测定其粒径和ζ-电位。通过DTT条件下的粒径测定,考察基因复合物的还原响应性。结果:核磁结果表明合成TMC-SH的季铵盐取代度为22%,游离巯基-SH含量为79.22μmol/g;琼脂糖凝胶电泳结果表明以TMC-SH为载体形成的二硫键交联的基因复合物TMC-SS/p DNA具有较好的稳定性;而且,二硫键交联以后基因复合物粒径较小,结构更为密实;在还原条件下粒径变大,表明二硫键交联的基因复合物变得疏松,说明其粒径具有还原响应性。结论:对壳聚糖进行低取代度的季铵盐修饰和一定量的巯基化修饰后,其具有较好的包载p DNA能力和还原响应性的基因释放能力。