CRISPR/Cas9编辑绒山羊FGF5基因细胞株的建立

拟利用CRISPR/Cas9技术建立编辑FGF5基因的绒山羊细胞株。在FGF5基因的第一外显子设计靶点并合成gRNA靶点引物,构建2个编辑FGF5基因的Cas/gRNA真核表达质粒载体。电穿孔法转染绒山羊成纤维细胞后T7核酸内切酶（T7E1）检测载体活性,选择活性最高的载体转染细胞,单细胞接种并扩繁,提取基因组DNA,PCR及测序鉴定。经测序分析共获得20个FGF5基因敲除细胞株（包括FGF5^+/-和FGF5^-/-）,总突变率为14.81%。双敲除突变细胞株可作为供体细胞进行重构胚构建,为创造高产绒性状的FGF5基因编辑绒山羊奠定基础。     

CRISPR/Cas9技术制备猪肌肉生长抑制素基因敲除细胞

采用CRISPR/Cas9技术制备质粒HRX-2MCS和PX330,两种质粒转染湖北白猪胎儿成纤维细胞,G418筛选抗性细胞株。收集培养细胞提取总DNA,分子定位PCR法检测绿色荧光蛋白(GFP)基因在猪肌肉生长抑制素(MSTN)基因外显子上的定位整合情况,得到T1靶位点整合细胞5株和T3靶位点整合细胞3株。Q-PCR定量分析结果表明3108号阳性细胞株MSTN基因m RNA表达量减少50%,实验获得的基因敲除细胞可以用于体细胞核移植法制备MSTN基因敲除猪的研究。     

锌指核酸酶技术制备肌肉生长抑制素基因敲除的五指山小型猪成纤维细胞

敲除猪肌肉生长抑制素(Myostatin, MSTN)基因可能提高猪瘦肉率, MSTN基因敲除猪也可作为相关疾病的动物模型。文章利用锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases, ZFNs)技术敲除五指山小型猪胎儿成纤维细胞MSTN基因, 为制备MSTN基因敲除猪奠定基础。ZFNs质粒或编码ZFNs的mRNA均能高效敲除MSTN基因, 使用ZFNs mRNA能直接得到MSTN+/-和MSTN-/-两种基因型的细胞克隆。DNA序列测定与分析发现, 细胞克隆的突变类型多为ZFNs作用靶位点处不大于10 bp的碱基插入或缺失(92.18 %); 氨基酸预测发现, 突变型MSTN基因的终止密码子常常提前出现。将MSTN基因敲除的细胞进行体细胞核移植(Somatic cell nuclear transfer, SCNT)发现, 胚胎体外早期发育潜力与野生型无显著差异, 表明这些细胞可用于后续MSTN基因敲除猪的制备。     

基因打靶定点突变秦川牛MSTN基因

Myostatin(MSTN,肌肉生长抑制素)基因属于TGF-β超家族,对骨骼肌的生长发育具有负调控作用。该基因的功能缺失,能够引起肉用动物的"双肌"表型,从而提高产肉率。基因打靶技术是制作转基因动物的常用方法。构建了两个置换型打靶载体pA2T-Mstn4.0和pA2T-Mstn3.2,通过同源重组将G938A突变点引入秦川牛MSTN基因第三外显子。电穿孔方法转染秦川牛胎儿成纤维细胞,经过600μg/mL G418和50nmol/L GCV的药物正负筛选,共得到170个药物抗性细胞克隆。对细胞克隆进行PCR、测序及Southern blotting鉴定,结果显示,第58号细胞克隆为发生了正确同源重组的中靶细胞。牛胎儿成纤维细胞中的MSTN基因的一条等位基因被成功改造。     

Myostatin基因打靶载体的构建及猪胎儿成纤维细胞Myostatin基因的敲除

目的:用缺口修复等技术构建Myostatin(肌肉生长抑制素,MSTN)基因打靶载体,并对大白猪胎儿成纤维体细胞进行转染,获得基因敲除细胞。方法与结果:首先构建用于MSTN基因同源长臂(LA)的抓捕载体,然后在大肠杆菌内利用Red同源重组系统介导的缺口修复,从含大白猪MSTN基因座的细菌人工染色体上亚克隆9.9 kb的LA到抓捕载体上,经过部分序列测定,同源性为100%;通过PCR获得1.4 kb的同源短臂(SA);将LA和SA连入载体pLOXP,构建含有neo和tk正负筛选标记基因的MSTN基因打靶载体pLOXP-MSTN-KO;将线性化的pLOXP-MSTN-KO通过电转染整合到大白猪胎儿成纤维细胞基因组中,利用G418和丙氧鸟苷进行药物筛选,获得抗性细胞克隆890个,通过PCR和DNA测序鉴定获得基因敲除的细胞克隆4个。结论:构建了有效的MSTN基因打靶载体,通过转染获得基因敲除细胞,为利用体细胞核移植制备MSTN基因敲除猪奠定了基础。     

TALENs介导MSTN基因突变山羊的制备及性能分析

肌肉生长抑制素(myostatin, MSTN)是一种骨骼肌生长发育的负调控因子,可以抑制成肌细胞的增殖,是动物品种改良的重要候选基因,该基因突变能够引起骨骼肌的广泛性增生与肥大,产生“双肌”症状,导致动物脂肪分化减少、肌肉含量增加,从而满足市场动物肉品质消费的需求。为了获得“双肌”表型的MSTN基因突变克隆山羊,本研究在山羊MSTN基因第一外显子序列设计并构建TALENs表达载体,转染山羊胎儿成纤维细胞,经嘌呤霉素筛选获得抗性细胞株,通过PCR检测和基因测序筛选MSTN基因突变细胞株作为供核细胞进行山羊体细胞核移植,并鉴定MSTN基因突变类型;通过组织切片分析MSTN基因突变山羊肌肉组织形态结构,监测不同月龄克隆山羊体重并分析其不同生长发育阶段的体重增长趋势。结果表明,共获得109株MSTN基因突变细胞株,突变效率达到79.0%(109/138),其中46株为双等位基因突变,占细胞株总数的33.3%(46/138)。选取4株生长状态较好的MSTN基因突变细胞株(1株为双等位基因纯合突变,3株为非纯合突变)进行体细胞核移植至12只受体山羊,30d时B超检查出受孕母羊4只,受孕率为33....     

CRISPR/Cas9系统介导敲除CSN2基因奶山羊胎儿成纤维突变细胞的制备

旨在研究β-酪蛋白(β-casein,CSN2)对奶山羊泌乳性能的影响,利用CRISPR/Cas9系统敲除奶山羊胎儿成纤维细胞(GFFs)CSN2基因,为转基因动物模型构建提供核供体。针对CSN2第二号、八号外显子设计5个靶向CSN2基因sg RNA(T1、T2、T3、E1和E2),与PX330-e GFP载体连接,构建PX330-e GFP-sg RNA敲除表达载体,经T7E I酶切实验评估敲除效率;选择第八号外显子敲除效率最高sg RNA,构建PX330-Neo-sg RNA敲除载体,将PX330-e GFP-sg RNA T及PX330-e GFP-sgRNAE与PX330-Neo-sgRNAE组合转染细胞,经流式分选、G418药筛获得敲除CSN2基因细胞。Western blot测定转染细胞CSN2表达情况。测序结果表明各sgRNA均正确连入PX330表达载体中,T7E 1酶切实验表明sg RNA T1、sgRNAE2敲除效率最高达34.9%和25.9%;经荧光定量PCR及免疫荧光检测结果表明,eGFP+Neo转染组CSN2敲除细胞比例显著高于e GFP+e GFP转染组(P0.05)。综上表明,CRISPR/Cas9系统可有效应用于奶山羊胎儿成纤维细胞基因编辑,产生的突变细胞为制备CSN2基因敲除奶山羊提供核供体材料。     

myostatin基因打靶的成肌细胞制备

Myostatin(MSTN), β-转化生长因子超家族的一员,是肌肉生长的负调控因子,该基因自然突变的比利时蓝牛和皮尔蒙特牛出现双肌性状。基因敲除该基因,是实现家畜产肉量的提高的有效方法。通过建立无启动子打靶载体MSTN-GFP, MSTN-neo,转染新生和胎儿绵羊骨骼肌细胞,经过表达绿色荧光蛋白报告基因和G418筛选获得骨骼肌细胞克隆,PCR,Southern blot,DNA序列检测获得阳性细胞克隆,为制备myostatin基因敲除的体细胞克隆绵羊提供核移植供体。     

利用CRISPR/Cas9系统构建FGF21基因敲除小鼠模型

成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors, FGFs)是细胞间的多功能信号分子,调节生物体的多种生理功能。FGF21作为一种重要的调控因子,对毛囊发育及生长周期具有重要作用。为研究FGF21基因对毛囊发育及生长周期的影响及作用机制,本研究通过构建靶向敲除FGF21基因的载体,体外将Cas9 mRNA和gRNA显微注射到FVB小鼠受精卵中,在小鼠FGF21基因的第1外显子上造成移码突变,从而获得FGF21基因敲除(knock out, KO)小鼠。通过测序鉴定F₀代小鼠基因型,共获得3只FGF21等位基因敲除小鼠(Fgf21 ^-/-);qRT-PCR和Western blotting结果表明,在Fgf21 ^-/-小鼠中未检测到FGF21 mRNA表达和FGF21蛋白表达;经脱毛再生及皮肤组织H&E染色发现,与野生型(wild type, WT)小鼠相比,Fgf21 ^-/-小鼠体重降低、器官组织未出现异常变化、毛发生长速度减慢、毛囊的直径和毛发的密度均减小。本研究利用CRISPR/Cas9技术成功构建了Fgf21 ^-/-小鼠模型,为后续研究FGF21基因在毛囊发育及生长周期中的功能提供了更好的动物模型。     

利用启动子缺陷型打靶载体敲除牛胎儿成纤维细胞中的Prnp

利用启动子捕获对中靶细胞进行富集是提高体细胞基因打靶效率常用的策略之一.敲除动物的Prnp可使其具有抵抗Prion病感染的能力.采用启动子捕获策略,构建了牛Prnp启动子缺陷型打靶载体BoPrneo,线性化后,再通过电穿孔转染牛胎儿成纤维细胞BFF,用250 μg/mLG418进行药物筛选,共得到99个药物抗性细胞克隆.对细胞克隆进行PCR、测序及Southern blotting鉴定,结果表明,其中的4个细胞克隆为中靶细胞,说明牛胎儿成纤维细胞中的Prnp一条等位基因被成功敲除.本研究为牛Prnp的敲除提供了一种简单、安全、有效的方法.     

表达红色荧光及转胸腺素β4基因绵羊胎儿成纤维细胞系的制备

旨在构建胸腺素β4(thymosin beta4,Tβ4)基因真核表达载体并转染绵羊胎儿成纤维细胞,获得稳定表达胸腺素β4及红色荧光蛋白的转基因细胞克隆。将克隆载体pMD19TT中的胸腺素β4基因亚克隆到表达载体pIRES2-DsRed2的多克隆位点,构建表达载体pIRES2-DsRed2-Tβ4,脂质体介导转染绵羊胎儿成纤维细胞,G418筛选获得稳定转染的细胞克隆。RT-PCR检测Tβ4基因在宿主细胞中的转录。测序结果显示,构建的表达载体pIRES2-DsRed2-Tβ4序列中,Tβ4基因正确连接在CMV启动子下游,顺序连接IRES2序列和红色荧光蛋白基因,载体构建正确。脂质体介导的稳定转染效率约为15%,经G418筛选得到转基因细胞克隆并高效表达红色荧光蛋白。RT-PCR检测显示外源Tβ4基因在绵羊胎儿成纤维细胞中得到转录。成功构建具有红色荧光蛋白和新霉素抗性双选择标记的胸腺素β4基因真核表达载体并稳定转染绵羊胎儿成纤维细胞,筛选得到的超表达胸腺素β4绵羊胎儿成纤维细胞系为下一步通过核移植和克隆技术获得转基因绵羊提供了条件。     

牛朊蛋白基因prnp敲除载体的构建及真核细胞转染

利用正负筛选策略(Positive-negative selection,PNS)对中靶细胞进行富集是提高体细胞基因打靶效率常用的策略之一。将动物的朊蛋白基因prnp敲除,使其不能表达朊蛋白(传染性海绵状脑病的致病蛋白),从而使其具有抵抗Prion病感染的能力。本研究采用正负筛选策略,构建了牛prnp基因的双等位基因敲除载体,经内切酶Sac Ⅱ线性化后,再通过电穿孔转染牛胎儿成纤维细胞,分别用600μg/mL G418、200nmol/mL Ganciclovir(GCV)进行正负药物筛选,最终获得了176个药物抗性细胞克隆,进一步采用PCR、测序、间接免疫荧光试验及Western blotting试验对细胞克隆进行鉴定,结果表明,其中的9个细胞克隆为中靶细胞,证明牛prnp基因被成功敲除。本研究为牛prnp的敲除提供了可行性依据,并为体细胞核移植生产敲除朊蛋白基因的转基因动物提供供体细胞。     

绵羊胎儿成纤维细胞体外培养及转基因研究

目的用增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因转染体外培养绵羊胎儿成纤维细胞,探讨绿色荧光蛋白对绵羊胎儿成纤维细胞生物学特性的影响.方法体外分离培养绵羊胎儿成纤维细胞,经脂质体介导EGFP基因转染第一代成纤维细胞,G418筛选10～12*!d,挑选转基因单克隆细胞,传代培养,进行细胞形态观察、生长曲线以及染色体核型分析,并进行了培养细胞性别鉴定.结果整合有EGFP基因的绵羊胎儿成纤维细胞生物学行为与未转染外源基因的细胞无明显差别,根据荧光强度可直接反应外源基因的表达量.结论 EGFP基因作为体内报告基因可用于转基因细胞的研究,并将整合有EGFP基因的转基因细胞为克隆动物提供核供体奠定了基础.     

以不同类型的转基因细胞为核供体生产牛的转基因克隆胚胎

利用所构建的含新霉素抗性(Neo^r)基因和绿色荧光蛋白(GFP)基因的双标记选择载体, 通过电穿孔的方法, 分别转染了牛胎儿成纤维细胞、胎儿输卵管上皮细胞、胎儿卵巢上皮细胞、颗粒细胞, 经过800 μg/mL的G418筛选14 d后, 均获得了阳性细胞株. 分别以未转基因牛颗粒细胞和4种细胞系的转基因细胞为核供体, 进行了牛的体细胞核移植. 结果表明: (ⅰ) 转基因与未转基因牛颗粒细胞的重组胚的囊胚发育率(44.6% vs 42.8%)、移植妊娠率(19% vs 25%)差异不显著(P＞0.05); (ⅱ) 比较4种类型转基因细胞的重组胚的囊胚发育率, 发现胎儿输卵管上皮细胞(49.1%)和颗粒细胞(44.6%)最高, 牛胎儿成纤维细胞(37.2%)次之, 胎儿卵巢上皮细胞的重组胚囊胚发育率(22.5%)最低, 三者之间差异显著(P＜0.05). 以上结果显示, 供体细胞的转基因与否对牛克隆胚胎的体外和体内早期发育影响不明显; 通过体细胞核移植技术, 牛胎儿输卵管上皮细胞和颗粒细胞可以有效地生产牛转基因囊胚, 并且绿色荧光蛋白作为一种无毒性作用的筛选标记, 可用于转基因胚胎的筛选.     

人工锌指核酸酶突变EGFP基因的功能分析

锌指核酸酶技术在基因定点修饰中具有效率高和特异性好等特点,并成功应用于数十种生物。目前,该技术是否能应用羊上尚未报道。为了敲除转基因山羊标记基因 (EGFP),构建了一对针对EGFP外显子上的锌指核酸酶表达载体,将其电转染至转EGFP基因胎儿成纤维细胞中,研究了锌指核酸酶突变EGFP基因的效率和方式,利用基因显微注射单细胞获得获得的转基因 (EGFP) 细胞系作为锌指核酸酶的靶细胞。结果显示,通过锌指核酸酶的突变作用,转染后的细胞发绿色荧光比例下降,测序结果显示在EGFP外显子中插入1个碱基G,导致编码EGFP基因的阅读框改变,从而起到基因突变的作用。结果表明,文中构建的锌指核酸酶对EGFP基因有突变作用,可以为以后获得无标记基因供核细胞进行体细胞核移植生产克隆羊奠定基础。     

构建骨骼肌特异表达人FS基因载体及其稳定转染绵羊胎儿成纤维细胞

旨在构建骨骼肌特异表达人卵泡抑制素( follistatin,Fs)基因载体并得到其稳定转染的蒙古绵羊胎儿成纤维细胞系,为后期通过体细胞核移植方法制作转FS基因克隆绵羊奠定基础.首先通过RT-PCR方法克隆得到人FS基因cDNA序列,然后与猪骨骼肌特异表达启动子α-actin以及红色荧光蛋白表达元件连接,构建成FS基因骨骼肌特异表达载体pCFCDS.脂质体介导外源表达载体转染绵羊胎儿成纤维细胞,经G418筛选后得到稳定转染的绵羊转基因细胞克隆.PCR鉴定外源基因在细胞基因组中的整合,分析转基因细胞系的核型和生长状况.结果显示,成功构建得到绵羊骨骼肌特异表达人FS基因的真核表达载体,并得到其稳定转染的转基因绵羊胎儿成纤维细胞系,为后期通过体细胞核移植方法制作转FS基因克隆绵羊奠定基础.     

敲减MC4R表达对牛胎儿成纤维细胞CMS系统关键因子的影响

为获得敲减黑素皮质素4受体（melanocortin 4 receptor,MC4R）基因的牛胎儿成纤维细胞,并探讨其在能量平衡神经调节系统中的作用,将构建成功并已鉴定为有效序列的短发夹状RNA (short hairpin RNA, shRNA)真核表达载体pGSH1 GFP MC4R,利用阳离子脂质体转染牛胎儿成纤维细胞并使用G418筛选稳定转染细胞株.利用实时荧光定量和Western印迹检测MC4R及中枢黑素皮质素系统(central melanocortin system, CMS)关键因子的表达水平变化.结果表明,在稳定转染的牛胎儿成纤维细胞系中, MC4R表达显著抑制,瘦蛋白(leptin)和阿黑色素原(POMC)表达下调,黑素皮质素拮抗物agouti相关蛋白(AGRP)和MC3R表达上调,而神经肽Y (NPY)表达无明显改变.综上所述,本研究成功获得了敲减MC4R基因表达的牛胎儿成纤维细胞.相关基因表达水平检测结果提示, MC4R的表达水平对CMS系统中的各关键基因的表达有不同的抑制或促进影响.     

长江江豚脐带永生化成纤维细胞系建立及细胞生长特性研究

取长江江豚(Neophocaena phocaenoids asiaeorientalis)产后胎盘脐静脉, 经组织块培养, 差异贴壁法纯化, 构建长江江豚的原代细胞系; 经外源癌基因SV40 T antigens（猿猴病毒T抗原）转染构建稳定脐带细胞系, 并对长江江豚的永生化后的成纤维细胞的细胞形态、转染效率、生长曲线和活率等进行探究。结果表明: (1)原代脐静脉细胞大约14d从组织边缘分离, 20d形成单层, 细胞呈现典型的成纤维细胞状, 梭形、不规则星行或多边形。原代细胞传代14代后出现老化和凋亡。(2)通过SV40 T antigens转染构建的细胞系可传代40—50次, 证实转染SV40 T antigens后可增加细胞的增殖能力。(3)不同世代永生化的成纤维细胞复苏前后细胞活性并无明显差异, 复苏细胞活性在90%以上, 表明永生化后的细胞可以稳定保存。利用CCK-8法测得细胞的生长曲线呈现“S”型。(4)对永生化的细胞系进行后续基因表达尝试, 通过转染外源基因绿色和红色荧光蛋白, 转染外来质粒效率约为15%, 说明外源基因可以表达, 并能被成功检测。研究构建长江江豚的脐静脉来源的永生化后细胞系, 为江豚的其他组织细胞系建立以及江豚细胞库的建立提供基础, 成功对永生化后的细胞系进行外源基因的转染, 为以后深入长江江豚相关基因和分子机制研究打下基础。     

含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase-1)对猪伪狂犬病毒复制的影响

猪伪狂犬病是伪狂犬病毒(Pseudorabies virus,PRV)感染引起的一种烈性接触性传染病,其感染宿主会触发机体先天免疫应答,引起I型干扰素(Type I interferon,IFN-1)和炎性细胞因子等细胞因子的产生,为研究可诱导产生炎性细胞因子的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase 1,caspase-1)的基因敲除对PRV复制的影响,本试验利用近年来发展迅速的一项规律性短重复回文序列簇/Cas9核酸酶(Clustered regulatory interspaced short palindromic repeat/CRISPR associated system 9,CRISPR/Cas9)基因定点修饰技术构建猪肾上皮细胞(Porcine kidney epithelial cells,PK15)caspase-1基因稳定敲除细胞系,并通过T7核酸酶检测敲除效率;细胞毒性(Cell counting kit-8,CCK-8)试剂盒检测PK15敲除caspase-1增殖影响;采用流式细胞术检测PRV-GFP感染PK15以及PK15-caspase-1^-/-的增殖差异;实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,RT-PCR)检测PRV-gB、TK及白细胞介素1β(Interleukin-1β,IL-1β)、IFN-β、干扰素刺激基因(Interferon-stimulated genes 20,ISG20)mRNA的表达;Western Blot检测PRV-gB蛋白表达;滴度测定检测子代病毒滴度。结果表明,2对特异性单链引导RNA(Single guide RNA,sgRNA)均能对caspase-1进行基因编辑,但经T7核酸酶酶切进行基因编辑效率分析结果表明sgRNA2的基因编辑效率较高;CCK-8试剂盒检测细胞活力结果表明caspase-1基因敲除对PK15以及PK15-caspase-1^-/-细胞活力无影响(P>0.05);流式细胞仪检测结果表明PRV-GFP在PK15-caspase-1^-/-中的增殖显著低于PK15细胞(P<0.05);定量RT-PCR结果表明PRV-gB、TK基因在PK15-caspase-1^-/-的mRNA表达显著低于PK15细胞(gB:P<0.05,TK:P<0.05),而IFN-β、ISG20基因在PK15-caspase-1^-/-的mRNA表达显著高于PK15细胞(gB:P<0.05,TK:P<0.05);Western Blot结果表明,PRV的gB蛋白在PK15-caspase-1^-/-的表达显著低于PK15细胞(P<0.05);滴度测定结果表明,敲除caspase-1能够抑制PRV子代病毒的增殖。以上结果均表明caspase-1基因敲除可抑制PRV在PK15细胞中复制。