应用RNA干扰技术体外抑制兔成纤维细胞HGPRT的表达及其核移植研究

次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(hypoxanthine guanine phosphoribosyltransferase,HGPRT)的功能缺失与痛风、肾结石和雷纳综合症(Lesch-Nyhan Syndrome)等疾病相关.制作HGPRT基因表达降低的模式动物,将有利于人们对这种疾病的发病机理和治疗做进一步的研究.构建了针对HGPRT基因表达的shRNA干扰载体,并将质粒转染兔成纤维细胞,获得携带该干扰片段的转基因细胞系,经PCR鉴定转基因成纤维细胞克隆阳性率为83.3%.RT-PCR及Western blot检测结果表明转基因干扰成纤维细胞系HGPRTmRNA和蛋白质表达量明显降低.最后,以转基因成纤维细胞进行核移植,囊胚率为27.8%,与正常来源的成纤维细胞囊胚率相比较差异不显著.说明,通过RNAi可稳定干扰兔成纤维细胞HGPRT基因的表达,为进一步通过核移植技术建立HGPRT RNAi转基因兔模型创造条件.     

成体兔转基因成纤维细胞的克隆分离及其核移植研究

哺乳动物体细胞核移植及其与转基因技术的结合为转基因动物的研究提供了新的思路和方法．然而,单个转基因细胞克隆的分离培养一直比较困难,很大程度上限制了转基因动物的研制．将pRNAT-U6.1/Neo质粒转染成体兔成纤维细胞,通过24孔细胞培养板分离培养法获得来源于单个转基因成纤维细胞克隆．由于单个成纤维细胞克隆在新鲜DMEM培养液中生长比较困难或缓慢,采用由DMEM/F12制备的条件性培养液进行筛选．以转基因成纤维细胞为供体细胞进行核移植,囊胚率为23.5%,与来源于成体兔正常成纤维细胞相比较差异不显著．并且利用PCR或多重PCR方法鉴定筛选的转基因细胞克隆及其核移植胚胎中整合的Neo^R基因和常染色体β-actin DNA．为转基因哺乳动物细胞的分离培养和核移植胚胎的鉴定提供可靠的方法,缩短了转基因动物的研制周期,降低生产成本,同时为进一步通过核移植技术获得转基因克隆兔提供了条件     

转人t-PA指形区缺失基因的山羊体细胞核移植及其继代核移植

为了探索转基因体细胞核经连续核移植后的发育潜力,以转人组织型纤溶酶原激活剂（t-PA）指形区缺失基因的山羊胎儿成纤维细胞为核供体, MII期的卵母细胞质为核受体,利用胞质内注射法构建原代核移胚胎(G0),并进行了原代核移植胚胎的继代核移植研究。比较原代和继代核移植胚胎在体外发育能力上的差异;在G1 、G2代核移植试验过程中,比较了供体胚胎细胞的发育阶段对核移植胚胎体外发育的影响。结果表明,原代核移植胚胎的卵裂率(76.45%±1.17%)与继代核移植胚胎的卵裂率(72.18%±1.97%,76.05%±2.38%,75.99%±2.84%)无显著性差异(P>0.05)。但原代核移植胚胎的桑葚胚率(47.20%±2.93%)、囊胚率(11.00%±1.42%)显著高于G₁、G₂、G₃代核核移植胚胎的桑葚胚率(34.99%±2.66%,28.23%±2.00%,23.34%±1.99%)、囊胚率(3.87%±0.67%,2.08%±1.66%,0);在G₁、G₂中,当用16-细胞期核移植胚胎作为核供体时的桑葚胚率(29.57%±1.53%, 24.43%±1.87%)、囊胚率(1.96%±1.31%, 2.01%±1.34%)低于用32～64-细胞时期的核移植胚胎的桑葚胚率(34.32%±1.31%, 29.76%±1.66%)、囊胚率(3.86%±1.03%, 3.48%±0.34%),但无显著性差异 (P>0.05)。由此得出结论：转基因体细胞核移植胚胎不宜进行多代克隆;胞质内注射法构建核移植胚胎,用32～64-细胞期的胚胎作为核供体构建的核移植胚胎的体外发育率高于用16-细胞期的胚胎作为核供体构建的核移植胚胎的体外发育率。     

RNAi介导珠子参PjCAS基因沉默对皂苷合成的影响

该研究利用Gateway技术构建珠子参环阿屯醇合成酶基因(Panax japonicus cycloartenol synthase,PjCAS)的RNAi表达载体,利用农杆菌介导转化在珠子参细胞中成功实现了PjCAS 的RNA干扰;采用实时荧光定量PCR分析珠子参皂苷生物合成途径中关键酶基因的表达情况,同时检测转基因细胞中皂苷和植物甾醇含量的变化,探讨PjCAS基因对珠子参皂苷合成的调控作用。结果表明：(1)成功获得PjCAS基因的RNAi片段,并成功构建了PjCAS基因RNAi载体pHellsgate PjCAS。(2)经农杆菌遗传转化,获得6株实现PjCAS基因RNA干扰的转基因阳性细胞系。(3)与普通细胞系相比,转基因细胞系中PjCAS基因的表达量大约下降了85%,同时与珠子参皂苷合成直接相关的关键酶基因PjDS、PjAS表达量最高分别上调了90%和150%。(4)转基因细胞系中6种单体皂苷的含量均显著高于对照组,其中达玛烷型单体皂苷Re、Rb1、Rd和齐墩果烷型单体皂苷R0、IV、IVa的平均含量比普通珠子参细胞系分别提高了28%、49%、40%、36%、59%、50%。说明珠子参皂苷含量的变化受PjCAS基因的间接调控。(5)6株转基因细胞系中植物甾醇含量较对照显著降低了53%~73%。研究发现,沉默PjCAS基因可促进珠子参皂苷合成的关键酶基因PjDS、PjAS显著上调表达,并提高转PjCAS基因细胞系中单体皂苷的含量,从而促进了珠子参皂苷合成量的显著增加,证明通过抑制植物甾醇合成通路关键基因PjCAS的表达可以有效降低植物甾醇合成支路的代谢通量,使更多的代谢流朝着珠子参皂苷合成方向流动,最终促进了珠子参皂苷的生物合成。     

整合人lactoferrin基因的山羊体细胞支持核移植克隆胚的体外发育

克隆了人lactoferrin基因和山羊[[beta]]-casein基因5′端调控区, 构建了人lactoferrin的乳腺表达载体, 并将该载体利用脂质体介导转染了奶山羊胎儿成纤维细胞, 获得了稳定整合人lactoferrin基因的转基因体细胞克隆17个, 其中PCR和Southern Blot检测阳性的细胞克隆14个, 阳性率82.4%。以转基因体细胞为供体细胞进行了核移植, 获得了能够体外发育的山羊转基因克隆胚胎, 体内成熟卵母细胞来源的核移植囊胚率为64.8%, 体外成熟卵母细胞来源的核移植囊胚率为51.7%, 证明了山羊转基因体细胞能够支持克隆胚的进一步发育。     

利用体细胞核移植技术制作人胰岛素原转基因牛

通过体细胞核移植技术制作了人胰岛素原转基因牛。在CMV启动子指导下以内部核糖体进入位点序列（IRES）连接的新霉素抗性基因和绿色荧光蛋白基因组成了双重标记基因的筛选系统，用于转基因细胞的富集以及细胞和植入前胚胎的筛选。转基因通过电穿孔的方法（900 V/cm, 5 ms）转入体外培养的牛胎儿成纤维细胞，基因转染细胞在添加G418(800 μg/mL) 的培养基中培养10天以富集转基因细胞。选择表达绿色荧光蛋白的转基因细胞作为核供体进行体细胞核移植，重构胚经体外培养至囊胚阶段，选择表达绿色荧光蛋白的囊胚进行胚胎移植。为比较基因转染以及供体细胞所处周期对转基因细胞核移植胚胎发育的影响，用作核移植供体的转基因细胞或非转基因细胞先饥饿培养2—4天(0.5% FBS)，然后恢复培养(10% FBS)10?h使细胞同步化于G1期，以正常培养的细胞作为对照进行核移植。 结果表明，转基因细胞作为核供体得到的核移植胚胎的体外囊胚发育率低于以非转基因细胞为核供体的对照组(23.2% VS 35.2%, P<0.05)；转基因细胞周期同步化处理与否对其克隆胚囊胚发育率无显著影响（23.2% VS 18.9%, P>0.05）。胚胎移植后2个月直肠检查发现7头受体牛（每头移植2—4枚胚胎）中有一头妊娠，并最终发育足月产下一头小牛。聚合酶链反应（PCR）检测和DNA测序分析表明其为转人胰岛素原基因的转基因克隆牛。     

表达短lef-1 dsRNA的转化细胞对家蚕核型多角体病毒的抗性

为了探讨RNAi抑制家蚕核型多角体病毒(BmNPV)增殖的效果,用带有lef-1 dsRNA表达盒的转基因载体pigA3-LEF- Neo转染家蚕BmN培养细胞,通过G418(750～800 mg/L)筛选,获得了稳定转化细胞系．病毒感染试验显示,稳定转化细胞的病毒感染率比正常细胞低53%、转化细胞形成的多角体数量为普通细胞中的2/3、细胞培养上清中的游离病毒减少了90%以上,表明病毒在转化细胞中的增殖受到明显抑制;半定量RT-PCR结果显示,转化细胞中病毒lef-1的转录水平仅为正常细胞的2/5～3/5,表明转化细胞表达的lef-1 dsRNA抑制了病毒lef-1基因的表达．通过反向PCR分析外源DNA片段插入基因组位点,结果表明,在转化细胞中外源DNA可通过随机整合或按照piggyBac特定的转座位点TTAA插入细胞基因组．     

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.     

绒山羊表达红色荧光及转胰岛素样生长因子Ⅰ基因体细胞核移植胚胎的制备

利用含有红色荧光和Neor基因双选择标记的IGF1毛囊特异表达载体pCDsR-KI转染绒山羊胎儿成纤维细胞,经G418筛选获得具有红色荧光的IGF1转基因细胞.核移植操作前,通过比较卵母细胞体外成熟培养不同时间的成熟率以及核与极体的距离,确定20h为绒山羊卵母细胞的最佳成熟时间.比较了不同激活方法和培养体系对孤雌胚激活效率和孤雌胚早期发育的影响,结果表明：IA23187＋6-DMAP组的激活效率和囊胚率（88.7%＆21.6%）均稍高于乙醇＋6-DMAP组（86.4%＆20.4%）,但二组相应数据之间差异均不显著（P〉0.05）,选择前者作为转基因核移植胚的激活方案;SOFaa和CR1aa两种体外培养体系中,孤雌胚卵裂率（86.8%vs83.9%）和囊胚率（23.1%vs17.2%）均差异不显著（P〉0.05）,选择结果较好的SOFaa组.比较了不同电融合参数的融合效果,结果表明：190V/mm处理组结果（62.4%）显著高于130V/mm（32.8%）和200V/mm（42.9%）组（P〈0.05）.通过T-SCNT获得转基因重构胚胎203枚,48h卵裂率为79.3%（161/203）,第7~9天囊胚发育率为15.3%（31/203）.所得到的31枚囊胚中,较强表达红色荧光蛋白的囊胚数为17枚（阳性率为54.8%）.随机挑选两枚红色荧光囊胚以PCR法进行鉴定,结果全部为转基因阳性.以上结果显示：（i）表达载体的红色荧光蛋白和Neor基因可以正常表达可获取转基因细胞和阳性转基因胚胎;（ii）所制备转基因囊胚仍有部分不表达红色荧光蛋白,说明即使选择转基因阳性细胞进行核移植所得囊胚也并非全部为转基因阳性,在囊胚期进一步筛选是必要的;（iii）通过TSCNT操作及优化,成功获得了表达红色荧光并同时转有IGF1基因的绒山羊胚胎,为绒山羊的转基因研究提供基础数据.     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶（Lcy）基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示：转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明：通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考     

Immunological characterization of hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase mutants of mouse L cells: Evidence for mutations at different loci in the HGPRT gene

A large collection (105) of mouse L cell mutants lacking hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase activity (HGPRT; E. C. 2.4.2.8) were analyzed for the presence of serologically cross reacting material (CRM). Antibody directed against highly purified mouse liver HGPRT was used for detecting CRM activity by two methods: (1) the standard precipitation-inhibition assay; and (2) a radioimmune-precipitation assay. The latter assay proved to have far greater sensitivity for the detection of altered forms of HGPRT. Approximately 40% of the HGPRT⁻ cell lines contain CRM activity (i.e., were CRM⁺). This indicates that a minimum of 40% of the HGPRT⁻ clones arose as a result of mutations in the HGPRT structural gene. The CRM⁺ cell lines were shown to contain different levels of CRM activity. Measurements of the heat sensitivity of CRM in the different HGPRT⁻ cell lines showed a broad spectrum of CRM heat inactivation kinetics. These latter two observations provide strong evidence that the mutations giving rise to the HGPRT⁻CRM⁺ phenotype occurred at different sites in the HGPRT structural gene.     

Construction of multiple shRNAs expression vector that inhibits FUT1 gene expression and production of the transgenic SCNT embryos in vitro

Enterotoxigenic Escherichia coli F18 is a major pathogen that causes postweaning diarrhoea and edema disease in piglets. The alpha(1,2)-fucosyltransferase (FUT1) gene has been identified as an ideal candidate gene for controlling the expression of the receptor for ECF18 bacteria. Therefore, the use of RNA interference (RNAi) to study the function of the FUT1 gene and to produce FUT1 knockdown transgenic pig would be highly beneficial. We developed an effective strategy for the expression of multiple small hairpin RNA simultaneously using multiple RNA polymerase III (hU6, hH1, mU6 and h7SK) promoters in a single vector to knockdown the FUT1 gene. Stable FUT1 knockdown transgenic fibroblast lines were generated by transfecting porcine fetal fibroblasts with the constructed vectors. Real-time RT-PCR indicated that the mRNA level of FUT1 in the transgenic fibroblast lines was significantly lower than that in the control, as much as 29 %. Finally, we successfully obtained transgenic SCNT porcine embryos. Overall, the results demonstrated that this vector-based RNAi expression system is an efficient approach to knockdown FUT1 gene expression in porcine fetal fibroblast cells, which could thereby provide donor cells for somatic cell nuclear cloning and the potential production of a marker-free transgenic pig resistant to F18 related diseases. Furthermore, it also provides strong evidence that this approach could be useful both in the production of transgenic livestock resistant to disease, and in the development of effective strategies for the suppression of gene expression in clinical gene therapy.     

Rapid determination of hypoxanthine-guanine-phosphoribosyl transferase in human fibroblasts and amniotic cells

Summary A micromodification of the method of HGPRT and APRT assay is described, which measures the incorporation of ¹⁴C hypoxanthine and ¹⁴C adenine into cultured skin fibroblasts and amniotic cells grown on microtiter plates. Only about 10 000 cells are needed per assay. By this method HGPRT deficient cells can be easily distinguished from normal cells. Investigations with respect to the effect of substrate concentrations and time of incubation have been carried out on some normal fibroblast cell lines, amniotic cell lines and 3 Lesch-Nyhan cell lines.Another modified method is described for quantitative determination of HGPRT activity by means of radio thin-layer chromatography.Supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bonn-Bad Godesberg.     

Metabolic co-operation in HGPRT+ and HGPRT− embryonal carcinoma cells

HGPRT⁺ and HGPRT^? clones have been isolated from the mouse embryonal carcinoma tissue culture line PC13. Upon inoculation into isogeneic mice, all clones form tumors showing the same pattern of differentiation as that given by PC13, namely, a predominance of neural differentiation with the presence of smaller amounts of other tissues. The karyotype of one HGPRT clone, PC13TG8, has been compared with that of PC13 by G-banding. Both lines possess a marker isochromosome and show a substantial degree of chromosome imbalance. By two techniques, (a) autoradiography after [³H]hypoxanthine labelling and (b) co-culture in toxic purine analogues, PC13 and PC13TG8 cells have been shown to participate in metabolic co-operation with each other and with the Chinese hamster cell line Don and its derivatives. Like other tissue culture lines, however, they show little or no metabolic co-operation with derivatives of mouse L cells.