基于RCAS-TVA技术的哺乳动物模型(英文）

近年来,鸟类逆转录病毒载体(RCAS)及其受体(TVA)系统在哺乳动物转基因模型中得到广泛应用。本文对转tv-a基因小鼠的制备、特异性启动子选择、RCAS载体的改进等方面进行综述,展示近来RCAS-TVA系统在哺乳动物所取得的成果,并对RCAS-TVA基因转移技术的应用前景作一展望。     

重组杆状病毒：一种新型哺乳动物细胞基因转移载体

昆虫杆状病毒表达载体系统已广泛应用于表达重组蛋白。近年来研究显示,含有哺乳动物细胞启动子元件的重组杆状病毒可有效地转导多种哺乳动物原代和传代细胞。借助于杆状病毒载体,已成功实现了外源基因在哺乳动物细胞内的瞬时或稳定表达;而在体内,杆状病毒可被血清中的补体成份所灭活,从而抑制了转导效率,但是通过对杆状病毒进行修饰（如伪型杆状病毒）,可以抵抗补体的灭活作用。研究人员对杆状病毒转导机制进行了探索,但是至今尚未完全弄清。杆状病毒基因转移系统最大特点是,杆状病毒能在昆虫细胞内大量繁殖,而不能在哺乳动物细胞内复制,因而具有很高的生物安全性;同时,此系统还具有操作简便、插入外源基因容量大等优点,使得杆状病毒作为哺乳动物细胞的基因传递载体,具有广泛的应用前景。     

鸡Vezf1基因RCAS干扰载体构建及鉴定

为研究Vezf1基因在鸡胚早期发育过程中的作用,构建了针对鸡Vezf1基因的RCAS病毒RNA干扰载体,分别在鸡胚细胞和胚胎水平对Vezf1基因实施沉默,通过Real-time PCR和原位杂交法检测目的基因m RNA表达水平。结果表明,基于RCAS病毒的干扰载体可以在鸡胚成纤维细胞和活体鸡胚中成功沉默Vezf1基因的表达。此研究为利用鸡胚模型深入了解Vezf1基因在早期发育过程中的作用提供了素材。     

利用BmNPV-家蚕表达系统包装重组腺相关病毒2型（rAAV2）研究

腺相关病毒（adeno-associated virus,AAV）是基因治疗中最常用的病毒载体之一,目前用于基因治疗的AAV多利用苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒表达系统（AcMNPV-sf9）包装,但较高的包装成本限制了AAV在基因治疗中的广泛应用。家蚕杆状病毒表达系统与AcMNPV-sf9系统相比,具有包装量更高、成本更低的优势,因此更适用于包装重组腺相关病毒（recombinant adeno-associated virus,rAAV）。首先,将AAV2功能基因cap和rep进行序列优化后合成,克隆到杆状病毒转移载体pVL1393上,将增强型绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescent protein,EGFP）基因和荧光素酶（luciferase,Luc）基因分别作为报告基因克隆到含有巨噬细胞病毒IE（cytomegalovirus-IE,CMV-IE）启动子的病毒转移载体pVL1393-ITRs-MCS上。随后,将构建好的转移载体分别与缺陷型家蚕杆状病毒reBmBac共转染BmN细胞系,获得分别重组有cap、rep和报告基因的家蚕杆状病毒（Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV）。再将纯化的重组病毒（reBm-Cap2、reBm-Rep2）与reBm-EGFP、reBm-Luc分别混合后感染家蚕,收获其表达产物,纯化得到含有目的基因的rAAV病毒。利用rAAV病毒感染哺乳动物细胞后,通过检测EGFP、Luc的表达状态来验证rAAV包装成功与否。结果显示,利用家蚕杆状病毒系统成功包装了rAAV2,并且在哺乳动物细胞中实现了报告基因的表达。     

昆虫杆状病毒应用于哺乳动物基因治疗的研究进展

杆状病毒是一类宿主特异性的昆虫病毒。昆虫杆状病毒表达系统是一个高效的真核表达系统,被广泛用于在昆虫细胞或昆虫幼虫中生产外源蛋白质。杆状病毒不能感染哺乳动物,却可以进入不同物种和组织来源的多种哺乳动物细胞,并在合适的哺乳动物启动子控制下表达外源基因。杆状病毒在哺乳动物细胞中不能复制,对细胞没有毒性,加上杆状病毒本身具有基因组大、可操作性好等优点,作为哺乳动物基因治疗的载体,将治疗基因传递给哺乳动物细胞已受到了广泛关注。在此就杆状病毒作为基因治疗载体的最新研究进展进行了阐述并探讨其发展趋势。     

哺乳动物细胞高效表达系统研究进展

哺乳动物细胞高效表达系统是基因工程制药研究中的一个重要内容,而表达载体和宿主细胞是哺乳动物细胞表达系统的2个基本组成部分。近年来通过降低目的基因的位置效应、提高目的基因的转录和翻译水平以及目的基因的拷贝数等方面构建哺乳动物细胞高效表达载体。与此同时,研究也对宿主细胞进行了多方面的改造,使之能更好地适应工业化大规模培养的要求,从而降低细胞培养和产品纯化的成本。本就哺乳动物细胞高效表达载体的构建及宿主细胞的改造等方面的最新进展作一简述。     

CHO/dhfr-细胞定点整合高效表达系统的建立

为了克服随机整合建立高表达细胞株时“位置效应”所带来的不可预知的后果,我们尝试建立基于定点整合的CHO高效表达系统。首先设计一个新的高效筛选载体pMCEscan。该载体含有报告基因（k2tPA）、扩增基因（dhfr）、重组酶识别序列（FRT）及筛选基因（neo）,且neo基因的表达经过系统的弱化,确保能够对基因组中的整合位点进行大规模的高效筛选。然后利用该载体转染CHO／dhfr^-细胞并进行大规模筛选以获得足够多的阳性克隆,并对阳性克隆进行系统分析,筛选出报告基因表达水平高、单拷贝且扩增效果好的克隆,此克隆被认为筛选载体整合入CHO细胞基因组中转录热点（Hotspot）区域,从而获得了能够实现外源基因在基因组中定点整合和有效表达的CHO／dhfr-细胞系。随后利用位点特异性重组系统（FLP-FRT）将外源基因定点整合到Hotspot区域,以实现外源基因在CHO细胞基因组中的定点整合及高效表达。并利用该细胞系实现了k2tPA的高表达,表达量达到17．1μg／10^6cell·24h。该研究致力于CHO细胞基因组中高表达位点的寻找和确认,建立基于定点整合的哺乳动物细胞高效表达系统。     

Red系统三种蛋白在哺乳动物细胞核中定位表达的设计和构建

目的：构建在哺乳动物细胞核中同时定位表达Red系统三种蛋白的载体。方法：通过给red基因（gam、bet和exo）的3,端分别加入由7个氨基（pro—lys—lys—lys—Arg-Lys—Val）组成的核定位信号序列（nuclearlocalizationsignal,NLS）和4个甘氨酸构成的linker序列,再从入噬菌体基因组中,通过PCR技术分别扩增到C端均都带有NLS的gam、bet和exo的DNA全长序列,将三种PCR产物依次克隆入真核表达载体plRES2-EGFP中,得到含3个目的基因（gam—NLS、bet—NLs和exo—NLS）的三顺反子表达载体pCMV—gNIbNIxN,转染培养的哺乳类细胞后,用作者制备并纯化的抗Red3种蛋白的抗体进行间接免疫荧光检测,观察蛋白的定位情况。结果：不带有NLS的Red3种蛋白在细胞中表达主要集中在细胞质很少进入细胞核;而带有NLS的Red3种蛋白于不同时间转染人和鼠的两种细胞后,均表达定位于细胞核中。结论：三顺反子表达载体pCMV—gNIbNIxN的成功构建为进一步探索将λ噬菌体的red系统用于哺乳动物细胞的基因替代打下基础。     

杆状病毒介导外源基因在哺乳动物细胞中表达的研究进展

杆状病毒(Baculovirus)是一种以昆虫为唯一宿主的病毒, 可用做生物杀虫剂或作为表达载体在昆虫细胞中大量表达外源蛋白, 制备疫苗。研究发现, 在哺乳动物细胞中携带哺乳动物启动子的重组杆状病毒能启动下游外源基因的表达但病毒不能在哺乳动物细胞中增值, 对细胞毒性小, 转导成功的细胞可以稳定传代并有效表达外源基因, 哺乳动物细胞比昆虫细胞对蛋白质具有更好的翻译后修饰, 表达出的蛋白结构更接近天然蛋白。因此, 杆状病毒可作为一种新型的哺乳动物细胞基因转移载体, 用于表达外源基因及作为一种基因治疗载体, 具有巨大潜力, 日益受到人们的关注。本文对杆状病毒作为一种表达载体在哺乳动物细胞中表达的研究进展进行了综述。     

一种基于三顺反子表达载体的生物素诱导表达系统的建立

目的：建立一种以无毒的生物素为诱导剂的哺乳动物细胞诱导表达系统。方法：通过基因组PCR或重叠延伸PCR获得该系统的三个基本构件：大肠杆菌生物素连接酶（BirA）、链亲和素-四环素依赖的抑制因子融合蛋白（SA-TetR）和生物素化信号-VP16转录激活结构域融合蛋白（Avitag-VP16）。将上述基因连入三顺反子表达载体,与响应载体一起共转染293f细胞,以EGFP为报告基因,检测EGFP荧光强度随培养体系中生物素浓度变化的情况。结果：随着生物素浓度的增加,目的基因表达出现OFF-ON-OFF的变化,诱导状态下的EGFP荧光强度约为抑制状态下的3倍。结论：可通过调节生物素浓度对目的基因的表达进行可逆的调节,该系统是一种有应用前景的诱导表达系统。     

基因治疗的昨天、今天与明天

基因治疗是指基因直接导入人体用于治疗（甚至预防）疾病。它是一项高度集成、综合性和高难度的生物高技术。它集中了基因分离、基因导入人体、基因在人体内的高效表达及其调控,既要求有效而又须确保安全。因此,它的难度远远高于基因在体外（细菌、酵母、哺乳动物细胞）表达的基因工程技术。国外的基因治疗研究经历了两个历史性阶段,一是从１９８９年至１９９４年的盲目阶段;二是从１９９５年开始的理性阶段。以下就其现状和我国发展基因治疗的对策,作一分析。关于基因治疗的一般概念、通用技术、载体种类、导入系统不再在本文中赘述。     

Strict Regulation of Gene Expression Utilizing a Dual-control Gene Expression Vector System

可严格调控性是体现原核表达载体优越性的重要指标。构建了一种双控双调节原核表达载体系统,用双载体控制调节目的基因的表达,即SP6启动子（promoter）＋乳糖（lac）调节基因表达系统和araB启动子（promoter）＋ara C调节基因表达系统,分别由乳糖类似物IPTG和阿拉伯糖（L-arabinose）诱导目的基因的表达。该系统由2个表达载体共同完成目的基因的表达。pE SP-1为主表达载体,即目的基因克隆到此表达载体上,由SP6启动子（promoter）＋乳糖（lac）调节基因调控;pA RA-SP6为辅助表达载体,该载体通过SP6 RNA聚合酶的表达来控制调节主表达载体的启动子（SP6）,由araB启动子（promoter）＋ara C调节基因调控。实验结果显示该双控双调节表达载体系统控制严格,并且表达蛋白的量具有可调控性。     

RNA干扰在疾病治疗方面的应用研究

RNA干扰是由双链RNA引起的序列特异的基因沉默现象。由于RNA干扰能在细胞组织及动物模型中沉默疾病相关基因,因此,RNA干扰也是各种疾病治疗的有效手段。在哺乳动物细胞内诱导RNA干扰可以通过导入小干扰RNA（siRNA）,或是以质粒、病毒为载体表达短的发夹RNA（shRNA）而实现。本文介绍了RNA干扰在疾病治疗方面的应用,并就其面临的挑战进行讨论。     

CHO/dhfr-细胞定点整合高效表达系统的建立

为了克服随机整合建立高表达细胞株时“位置效应”所带来的不可预知的后果,我们尝试建立基于定点整合的CHO高效表达系统。首先设计一个新的高效筛选载体pMCEscan。该载体含有报告基因(k₂tPA)、扩增基因（dhfr）、重组酶识别序列(FRT)及筛选基因（neo）,且neo基因的表达经过系统的弱化,确保能够对基因组中的整合位点进行大规模的高效筛选。然后利用该载体转染CHO/dhfr^－细胞并进行大规模筛选以获得足够多的阳性克隆,并对阳性克隆进行系统分析,筛选出报告基因表达水平高、单拷贝且扩增效果好的克隆,此克隆被认为筛选载体整合入CHO细胞基因组中转录热点（Hot spot）区域,从而获得了能够实现外源基因在基因组中定点整合和有效表达的CHO/dhfr-细胞系。随后利用位点特异性重组系统（FLP-FRT）将外源基因定点整合到Hot spot区域,以实现外源基因在CHO细胞基因组中的定点整合及高效表达。并利用该细胞系实现了k₂tPA的高表达,表达量达到17.1μg/10⁶cell·24h。该研究致力于CHO细胞基因组中高表达位点的寻找和确认,建立基于定点整合的哺乳动物细胞高效表达系统。     

杆状病毒用于哺乳动物细胞快速高效表达外源基因的研究

现已发现杆状病毒可进入某些培养的哺乳动物细胞,这提示可将杆状病毒作为一种对哺乳动物细胞的新型基因转移载体。对杆状病毒转移载体的改造及对哺乳动物细胞的基因转移方式进行了进一步的研究。以绿色荧光蛋白基因为报告基因,利用Bac-to-Bac系统构建了分别含有正向和反向CMV启动子表达盒的两种重组杆状病毒。可观察到CMV启动子在Sf9细胞中可启动报告基因的表达,但表达效率较低。用重组杆状病毒感染后Sf9细胞的培养上清直接与HepG2细胞作用,以流式细胞术检测基因转移效率及荧光表达强度,发现这两种病毒在相同的感染复数下对HepG2细胞具有相似的基因转移及表达效率。同时,利用流式细胞术进一步研究了直接使用重组杆状病毒感染4d后Sf9细胞的培养上清对哺乳动物细胞进行基因转移的方法。通过对HepG2细胞的实验结果显示,将带毒Sf9细胞培养上清(1.2×10⁷PFU/mL)用哺乳动物细胞培养基1倍稀释后,37℃下孵育靶细胞12h(moi=50),可达到较高的基因转移及表达效率,同时不会对细胞造成明显损伤。将重组杆状病毒与脂质体和逆转录病毒这两种系统对HepG2及CV1细胞的基因转移效率进行了比较,结果发现在同样未经浓缩等特殊处理的条件下重组杆状病毒对这两种细胞的基因转移效率是最高的。因此可以认为,经过适当改造后的Bac-to-Bac重组杆状病毒系统可作为一种对哺乳动物细胞简便高效的基因转移表达载体。     

EcoRⅡ甲基化酶基因在小鼠NIH3T3细胞中的表达

CG外甲基化在哺乳动物细胞中的生物学意义仍不清楚。建立了特定位点CCWGG（W＝A／T）甲基化的哺乳动物细胞株。来自大肠杆菌的EcoRⅡ甲基化酶（催化CCWGG→CmCWGG）基因经定点诱变后重组到真核表达载体pCI－neo上,采用脂质体介导的方法将其转染小鼠NIH3T3细胞,经G418筛选获得有效表达的细胞株,酶切证实该细胞株基因组DNA上的大部分EcoRⅡ识别位点已被甲基化,PCR鉴定EcoRⅡ甲基化酶基因已稳定整合到细胞染色体上。     

piggyBac转座系统在哺乳动物及其细胞中的研究进展

piggyBac（PB）转座系统来源于昆虫鳞翅目,属于真核生物的第二类转座系统,主要采取＂剪切粘帖＂机制发生转座。PB系统转座效率高,宿主范围广,广泛应用于昆虫等低等生物的基因转移及突变筛选。近年来,研究发现PB系统在哺乳动物及其细胞中也具有高效的转座活性,已在动物基因组功能研究、基因转移及诱导多能干细胞等领域得到了广泛应用。本文就PB系统近年来在哺乳动物及其细胞中的研究进展、应用前景及存在问题进行了综述。     

一种在哺乳动物细胞中研究蛋白分子转录激活活性系统的建立

为了在哺乳动物细胞中建立一套用于研究蛋白分子转录激活活性的系统,首先以质粒pTe-Off和真核表达载体pCDNA3.1B(-)/myc-his为基础,分别构建重组质粒pZHO1(用于插入待测基因并作为该系统的阴性对照）,pZHO2（用于作阳性对照）,此外,该系统还包括质粒pTRE-luc(编码Firefly荧光素酶报道基因）和质粒pRL-TK(编码Renilla荧光素酶基因,用作内参对照）,为验证该系统的可行性,分别将质粒pZHO1,pZHO2,pZHO3(编码p53分子N端转灵激活区73个氨基酸片段,作为实验组）与质粒pTRE-luc和pRL-TK共轨染至C4－2,MCF－7,COS7 3种不同的细胞株中,通过检测各转染组细胞中Firefly荧光素酶相对活性的大小来判断该系统的可行性,结果表明,所构建的系统可以在哺乳动物细胞中检测目的分子的转录激活活性。     

利用哺乳动物细胞表达外源蛋白的研究进展

利用哺乳动物细胞表达外源蛋白已广泛应用于生物产品的制备,哺乳动物细胞是表达具有天然活性蛋白的最佳宿主,且具有易被转染,遗传稳定,产物可分泌表达,并易于纯化和大规模生产等方面的优势。本文对选择载体类型,载体元件（包括启动子,增强子,选择标记等）以及在哺乳动物细胞大规模培养过程中培养环境,细胞凋亡的抑制和控制细胞增殖和基因表达的Tet-switch系统等方面的进展作一综述,以探讨提高该系统表达产量的有效方法,更好地应用于生物制品的生产。     

氨基酸转运载体LAT1研究进展

哺乳动物氨基酸的跨膜运输由多种氨基酸转运载体蛋白介导,其中L型氨基酸转运载体1（LAT1）属于L系统,主要转运大分子支链氨基酸和芳香族中性氨基酸。研究表明,LAT1广泛存在于哺乳动物肝脏、骨髓、大脑、胎盘、心脏和睾丸组织中,LAT1在恶性肿瘤中大量表达,对其不断的增殖起着重要的作用。目前国内对氨基酸转运载体LAT1的研究仍是空白,鉴于LAT1的研究在医学、营养等生命科学领域的研究意义,本文就氨基酸转运载体蛋白LAT1的表达、调节及其相关研究进展作一综述。