基于CRSIPR/Cas9技术构建凝血因子8基因敲除小鼠模型及表型验证

基于CRISPR/Cas9技术构建凝血因子8(F8)基因敲除小鼠模型并对其表型进行初步验证。针对F8基因外显子1非编码区和外显子26下游序列设计sgRNA靶位点,体外转录获得sgRNA,与编码Cas9的mRNA混合后通过受精卵显微注射方法获得F₀代阳性敲除小鼠,通过繁育及基因型鉴定获得F8基因敲除纯合子小鼠(F8^-/-小鼠);通过逆转录PCR(RT-PCR)检测主要组织中F8基因在mRNA水平的表达情况,通过酶联免疫吸附测定(ELISA)检测血浆中F8基因在蛋白水平的表达情况;通过活化部分凝血活酶时间检测(APTT)和纤维蛋白原含量(FIB)测定实验检测F8基因敲除后小鼠凝血功能情况。PCR及测序结果表明F8基因在小鼠基因组中被成功敲除;RT-PCR 和ELISA检测结果显示,F8^-/-小鼠中F8在mRNA和蛋白水平上表达均显著低于野生型小鼠(WT小鼠)(P<0.000 1,P<0.01);APTT、FIB和滴血实验检测结果显示,F8^-/-小鼠血浆凝固时间显著高于WT小鼠(P<0....     

PD-L1基因敲除小鼠构建及初步表型验证

目的 程序性死亡配体-1(PD-L1)是免疫调节途径的重要因子,是抗肿瘤免疫疗法中重要的靶标之一。利用CRISPR/Cas9技术成功构建PD-L1基因敲除小鼠模型,并初步分析其表型。方法 构建Cas9和sgRNA载体,并转录获得RNA,通过显微注射方式将RNA注射到C57BL/6小鼠受精卵中,经过鉴定获得F₀代阳性小鼠。F₀代小鼠与野生型C57BL/6小鼠交配获得F₁代杂合子小鼠,再通过F₁代小鼠自交获得F₂代纯合子小鼠品系。随后通过Real-Time PCR和流式实验分别检测PD-L1基因在mRNA和蛋白质水平上的表达情况。结果 Real-Time PCR和流式实验检测结果显示与野生型C57小鼠相比,PD-L1纯合子小鼠的PD-L1 mRNA相对表达水平和细胞上的蛋白质表达均有显著性下降,仅测定到本底的信号,证实已成功构建PD-L1基因敲除小鼠品系,为PD-L1体内基因功能研究提供了新的小鼠模型。     

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。     

脑血管内皮细胞敲除Prmt5导致脑血管损伤及星形胶质细胞活化*

目的: 研究蛋白质精氨酸甲基转移酶5(protein arginine methyltransferase 5,Prmt5)在小鼠脑血管发育、稳态维持中的功能,并考察脑血管内皮细胞特异性敲除Prmt5后对中枢神经系统的影响。方法: 利用脑血管内皮细胞特异性表达SP-A-Cre转基因小鼠和Prmt5条件基因打靶小鼠交配,构建脑血管内皮细胞特异性Prmt5敲除小鼠。利用H-E染色、免疫荧光染色、激光散斑成像、Sulfo-NHS-Biotin染料灌注等方法评价脑血管内皮细胞特异性Prmt5敲除小鼠脑血管结构、脑血流量、血脑屏障渗透性等;利用实时定量PCR进一步检测补体C1q(complement C1q,C1q)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素-1β(interleukin 1β,IL-1β)等细胞因子的表达水平。通过免疫荧光、Western blot等检测胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、S100钙结合蛋白β(S100 calcium-binding protein β protein,S100β)和补体C3(complement C3,C3)的表达,检测小鼠皮层、丘脑和小脑中星形胶质细胞活化水平。结果: 脑血管内皮细胞特异性敲除Prmt5导致血管损伤, C1q、TNF-α和IL-1β等炎症因子表达水平上调,活化星形胶质细胞比例明显增加。结论: 脑血管内皮细胞中Prmt5在小鼠脑血管稳态维持中发挥了重要功能。     

应用CRISPR/Cas9技术制备Ace2基因敲除小鼠模型及基因型的鉴定

本研究旨在应用CRISPR/Cas9技术高效构建Ace2 (angiotensin-converting enzyme 2)基因敲除小鼠模型,并繁殖、鉴定及验证Ace2基因敲除小鼠。通过构建靶向敲除Ace2基因的载体,体外将Cas9 mRNA和向导RNA (guide RNA, gRNA)显微注射到小鼠受精卵中,通过PCR和TA克隆测序对小鼠Ace2基因的第3至18号外显子删除情况进行检测和鉴定,繁育Ace2基因敲除小鼠并利用qRT-PCR和Western blot方法验证获得的Ace2~(-/Y)小鼠主要脏器中Ace2 mRNA和蛋白表达情况。结果显示,顺利构建表达gRNA载体并体外转录,成功将有活性的gRNA和Cas9 mRNA直接注射入受精卵,获得6只阳性F0代初建鼠,PCR和基因测序鉴定表明成功删除了小鼠Ace2基因的第3至18号外显子;F0代鼠与野生型鼠回交,得到3只阳性F1代鼠,再与野生型鼠相交配得到的后代为F2代,在F2代中选择Ace2~(-/+)雌性杂合子鼠与野生型鼠交配,获得F3代Ace2~(-/Y)雄性纯合子小鼠。qRTPCR和Western blot结果表明,F3代Ace2~(-/Y)小鼠肾脏和肺中未检测到Ace2 mRNA和蛋白表达。本方法通过CRISPR/Cas9技术成功制备了Ace2基因敲除小鼠模型,为进一步研究Ace2基因功能奠定了基础。     

Toll样受体4(TLR4)基因剔除小鼠构建及初步表型分析

目的 利用CRISPR/Cas9技术构建Toll样受体4(TLR4)基因敲除小鼠模型,并观察突变小鼠对革兰氏阴性细菌脂多糖(LPS)刺激响应的变化。方法 针对TLR4基因外显子2设计并合成1对sgRNA片段,与编码Cas9的mRNA混合后通过受精卵显微注射方法,建立TLR4基因敲除小鼠,通过繁育获得基因敲除纯合子小鼠(TLR4^-/-小鼠);通过LPS刺激,分析TLR4^-/-小鼠对炎症应激的反应情况,并在分子和病理水平上和野生型对照(WT)进行比较。结果 PCR及测序检测表明TLR4基因外显子2在小鼠基因中被成功敲除;给予LPS刺激后,IL1β、IL6、MyD88、iNOS及TNFa等炎症因子的表达在野生型小鼠的心、肝和肺组织中显著上调,而在TLR4^-/-小鼠中则几乎没有变化;血生化指标显示LPS刺激后WT小鼠血清中的尿素(Urea)和肌酐(Cre)水平显著升高,而TLR4^-/-小鼠刺激前后无显著变化,病理分析同样发现TLR4^-/-小鼠能够抵抗LPS对肾组织的损伤。结论 利用CRISPR/Cas9技术成功构建了TLR4基因剔除小鼠模型,TLR4的缺失能够降低IL1β、IL6、MyD88、iNOS及TNFa炎症因子对LPS刺激的响应,抑制LPS引起的炎症反应及对组织的损伤。     

海马皮质特异性敲除AEG-1基因小鼠的构建及其行为学初步研究*

星形胶质细胞上调基因-1(astrocyte upregulating gene-1,AEG-1)是HIV伴随老年痴呆患者脑组织中发现的星形胶质细胞上调基因之一,近年来研究表明其调控多种中枢神经系统疾病,但其在学习认知上的研究尚未见报道。海马和皮质在学习认知中起重要作用,利用CRISPR/Cas9技术结合Cre/loxp系统构建海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠,在此模型鼠的基础上对AEG-1和学习认知的相关性进行初步研究。首先构建插入loxp位点的flox纯合型AEG-1^fl/fl小鼠,与海马、新皮层特异性表达Cre^+/+重组酶的工具鼠进行繁育,利用PCR技术筛选出子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠;然后利用Western blot技术和免疫荧光技术检测AEG-1基因在小鼠海马皮质中的敲除效率;最后应用新物体识别箱和三腔社会互动箱并结合SMART 3.0分析系统,对海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠的学习记忆和社会交互行为学进行初步评价。结果显示:成功获得子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的基因敲除小鼠;AEG-1条件性敲除小鼠海马和皮质中AEG-1蛋白质表达水平较对照组显著降低;新物体识别结果表明AEG-1条件性敲除小鼠的区分系数明显低于对照组,表明AEG-1条件性敲除小鼠的学习记忆能力较弱,但是三腔交互结果表明AEG-1条件性敲除小鼠在社会交互上与对照组相比无明显差异。以上结果为AEG-1在学习认知方面的进一步研究奠定了基础。     

海马皮质特异性敲除AEG-1基因小鼠的构建及其行为学初步研究*

星形胶质细胞上调基因-1(astrocyte upregulating gene-1,AEG-1)是HIV伴随老年痴呆患者脑组织中发现的星形胶质细胞上调基因之一,近年来研究表明其调控多种中枢神经系统疾病,但其在学习认知上的研究尚未见报道。海马和皮质在学习认知中起重要作用,利用CRISPR/Cas9技术结合Cre/loxp系统构建海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠,在此模型鼠的基础上对AEG-1和学习认知的相关性进行初步研究。首先构建插入loxp位点的flox纯合型AEG-1^fl/fl小鼠,与海马、新皮层特异性表达Cre^+/+重组酶的工具鼠进行繁育,利用PCR技术筛选出子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠;然后利用Western blot技术和免疫荧光技术检测AEG-1基因在小鼠海马皮质中的敲除效率;最后应用新物体识别箱和三腔社会互动箱并结合SMART 3.0分析系统,对海马皮质特异性AEG-1敲除小鼠的学习记忆和社会交互行为学进行初步评价。结果显示:成功获得子代基因型为AEG-1^fl/fl Cre⁺的基因敲除小鼠;AEG-1条件性敲除小鼠海马和皮质中AEG-1蛋白质表达水平较对照组显著降低;新物体识别结果表明AEG-1条件性敲除小鼠的区分系数明显低于对照组,表明AEG-1条件性敲除小鼠的学习记忆能力较弱,但是三腔交互结果表明AEG-1条件性敲除小鼠在社会交互上与对照组相比无明显差异。以上结果为AEG-1在学习认知方面的进一步研究奠定了基础。     

Synaptotagmin 1基因敲除对小鼠行为的影响*

目的: 研究Synaptotagmin 1基因敲除(Syt1^+/-)对小鼠情绪行为的影响并初步探讨其可能机制。方法: 选取8周龄雄性Syt1^+/-小鼠及同窝野生型(WT)小鼠各5只,采用免疫荧光染色方法观察小鼠前额叶皮层、海马、杏仁核、伏隔核、纹状体和腹侧被盖区等6个脑区中Syt1的表达;选用8周龄雄性Syt1^+/-小鼠9只,以及WT小鼠10只为对照,通过旷场实验、高架十字迷宫实验和强迫游泳实验检测比较成年Syt1^+/-小鼠和WT小鼠的焦虑样行为;另选用8周龄雄性Syt1^+/-小鼠及WT小鼠各5只,检测小鼠前额叶皮层、海马和杏仁核的谷氨酸含量。结果: 与WT小鼠相比,Syt1^+/-小鼠在前额叶皮层、海马、杏仁核、伏隔核、纹状体和腹侧被盖区Syt1阳性细胞数目显著减少(P＜0.01);Syt1^+/-小鼠在旷场中总移动距离显著减少(P＜0.01),并更偏爱在外周区域活动(P＜0.01),对中心区域的探索欲望显著下降(P＜0.01);Syt1^+/-小鼠更偏好待在封闭安全环境中(P＜0.01),开臂探索次数(P＜0.05)和在其中运动的时间显著减少(P＜0.01);Syt1^+/-小鼠在强迫游泳实验中不动时间明显增加(P＜0.01);同时,Syt1^+/-小鼠杏仁核中谷氨酸的含量显著增加(P＜0.01)。结论: Syt1基因敲除可以引起小鼠显著的焦虑样行为,推测与杏仁核中谷氨酸含量增加有关。     

Lyzl1表达特性及基因敲除小鼠模型的建立

本试验旨在对Lyzl1在雄性小鼠的生殖系统中的表达特性进行初步研究,通过CRISPR/Cas9技术获得了Lyzl1敲除的小鼠模型,从而为进一步确定Lyzl1对雄性小鼠生殖功能的影响奠定基础。利用Real time PCR和Western blotting检测Lyzl1的表达情况。免疫组化检测Lyzl1基因在睾丸和附睾中的定位情况。免疫荧光检测Lyzl1在精子上的定位情况,为预测该基因功能奠定基础。利用CRISPR/Cas9系统,体外转录cas9和sg RNA,把cas9 mRNA和sg RNA按照一定的比例进行受精卵注射和胚胎移植,获得F0代Lyzl1突变小鼠,经过连续交配至F2代获得该基因敲除的纯合小鼠,以期进一步研究其与小鼠生殖的关系。为研究该基因功能提供依据。     

斑马鱼tbx2b调控心脏房室间隔发育的功能研究*

tbx2是早期心脏发育的关键基因。为进一步探究其对房室间隔(AVC)发育的影响,研究利用CRISPR/Cas9介导的基因敲除技术,成功构建了斑马鱼tbx2b突变体。通过T7E1酶切对其F₀进行敲除效率检测,结果显示平均敲除效率约为57.5%。F₁进一步筛选获得tbx2b杂合突变体,测序结果显示突变类型为11 bp碱基缺失的移码突变。tbx2b杂合子内交获得纯合子,tbx2b纯合突变体在5 dpf死亡并出现早期心脏环化异常表型。斑马鱼整胚原位杂交实验显示在3 dpf tbx2b纯合突变体中, 心脏腔室分化特异性标志基因nppa、nppb表达上调并异位表达在AVC,而AVC发育关键基因has2的表达消失。高效构建tbx2b突变体并初探其对下游基因的影响,为后续深入研究tbx2b对心脏AVC发育的作用奠定了基础,同时加深了人们对早期心脏调控网络的认识。     

Accelerated regeneration of the skeletal muscle in RNF13-knockout mice is mediated by macrophage-secreted IL-4/IL-6

RING finger protein 13 (RNF13) is a newly identified E3 ligase reported to be functionally significant in the regulation of cancer development, muscle cell growth, and neuronal development. In this study, the function of RNF13 in cardiotoxin-induced skeletal muscle regeneration was investigated using RNF13-knockout mice. RNF13^-/- mice exhibited enhanced muscle regeneration —characterized by accelerated satellite cell proliferation —compared with wild-type mice. The expression of RNF13 was remarkably induced in macrophages rather than in the satellite cells of wild-type mice at the very early stage of muscle damage. This result indicated that inflammatory cells are important in RNF13-mediated satellite cell functions. The cytokine levels in skeletal muscles were further analyzed and showed that RNF13^-/- mice produced greater amounts of various cytokines than wild-type mice. Among these, IL-4 and IL-6 levels significantly increased in RNF13^-/- mice. The accelerated muscle regeneration phenotype was abrogated by inhibiting IL-4/IL-6 action in RNF13^-/- mice with blocking antibodies. These results indicate that RNF13 deficiency promotes skeletal muscle regeneration via the effects on satellite cell niche mediated by IL-4 and IL-6.     

Further characterization of the phenotype of mCry1/mCry2-deficient mice

Mice lacking cryptochromes (mCry1^-/- mCry2^-/-) were kept in a 16h light, 8h dark, light-dark (16:8 LD) cycle and were given additional pulses of light of different brightness, starting 2h after dark onset and lasting for 1h. The suppression of wheel running during these light pulses (i.e., masking) was compared to that of wild types. No evidence of any decrement in the masking response to light was detected. As well as studying masking, minor bouts of activity occurring in the main light portion of a light-dark cycle were quantified. One possible explanation of such predark activity is that some damped endogenous process is spared in mCry1/mCry2 double-knockout mice. (Chronobiology International, 18(4), 613-625, 2001)     

Oxidative modification of low-density lipoprotein and immune regulation of atherosclerosis

Oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) is thought to promote atherosclerosis through complex inflammatory and immunologic mechanisms that lead to lipid dysregulation and foam cell formation. Recent findings suggested that oxLDL forms complexes with β₂-glycoprotein I (β₂GPI) and/or C-reactive protein (CRP) in the intima of atherosclerotic lesions. Autoantibodies against oxLDL/β₂GPI complexes occur in patients with systemic lupus erythematosus (SLE) and/or antiphospholipid syndrome (APS) and significantly correlate with arterial thrombosis. IgG autoantibodies having similar specificity emerged spontaneously in non-immunized NZW × BXSB F1 mice, an animal model of APS, and a monoclonal autoantibody (WB-CAL-1; IgG2a) against complexed β₂GPI (oxLDL/β₂GPI complexes) was derived from the same mice. WB-CAL-1 significantly increased the in vitro uptake of oxLDL/β₂GPI complexes by macrophages. This observation strongly suggests that such IgG autoantibodies are pro-atherogenic. In contrast, IgM anti-oxLDL natural antibodies found in the atherosclerosis-prone mice (ApoE^-/- and LDL-R^-/- mice) have been proposed to be anti-atherogenic (protective). The presence of IgG anti-oxLDL antibodies in humans has been documented in many publications but their exact clinical significance remains unclear. In this article, we review recent progress in our understanding of the mechanisms involved in oxidation of LDL, formation of oxLDL complexes, and antibody mediated-immune regulation of atherogenesis.     

抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因小鼠乳腺生物反应器的制备与验证

目的:构建抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因动物乳腺特异性表达载体并制备和验证抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因小鼠乳腺生物反应器模型。方法:利用PCR法扩增出抗人p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26的重链基因H和轻链基因L,然后分别将嵌合抗体重链基因H和嵌合抗体轻链基因L连接到乳腺特异性表达质粒pBC1,从而构建抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因动物乳腺特异性表达载体pBC1-H和pBC1-L。分别将抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26乳腺特异表达载体pBC1-H和pBC1-L线性化,然后使用原核显微共注射法获得8只转基因FVB小鼠,通过鼠尾直接PCR鉴定其转基因阳性。通过RT-PCR、荧光定量PCR鉴定转基因小鼠乳腺组织中抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26的mRNA表达。使用小鼠乳汁采集器收集其乳汁并通过Western blot和夹心ELISA等实验鉴定抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26是否获得表达。结果:经测序验证,抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26的嵌合重链基因H和嵌合轻链基因L分别与乳腺特异表达质粒pBC1正确正向连接。鼠尾直接PCR结果显示所获8只转基因FVB小鼠均为转基因双阳性小鼠,且抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26的重链基因H和轻链基因L在它们的后代中稳定遗传,它们的后代中转基因小鼠双阳性率约为30%; RT-PCR和荧光定量PCR的结果显示,转基因双阳性小鼠及其双阳性后代的乳腺组织中存在抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26的mRNA表达; Western blot和ELISA等实验结果显示,转基因双阳性小鼠乳汁中存在抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26的蛋白质表达,而且抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26与羊抗人κ链抗体和羊抗人Ig G Fc-HRP抗体均能特异性结合。结论:成功构建抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因动物乳腺特异性表达载体pBC1-H和pBC1-L和制备了抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因小鼠乳腺生物反应器模型,为今后抗p185~(erbB2)人鼠嵌合抗体ChAb26转基因牛乳腺生物反应器的研究奠定了理论和技术基础。     

肝脏特异性CD36基因敲除小鼠的制备及鉴定

目的:运用Cre/Loxp重组酶系统构建肝脏特异性CD36基因敲除小鼠并进行鉴定和验证,为研究CD36的生物学功能奠定基础。方法:构建CD36打靶载体,电转转染胚胎干细胞,通过长链PCR筛选出正确同源重组的阳性克隆,阳性胚胎干细胞克隆经扩增后,注射入C57BL/6J小鼠的囊胚中,获得嵌合小鼠,再与Flp小鼠交配筛选获得Flox杂合子小鼠,该小鼠与引进的Alb-Cre小鼠交配,在F3代获得CD36fl/fl:Alb-Cre+基因型小鼠,即为肝脏特异性CD36敲除小鼠。采用PCR鉴定小鼠基因型,PCR、实时荧光定量PCR和Western blot验证小鼠肝脏CD36敲除效果,Western blot检测小鼠肾脏、脂肪和心肌组织CD36表达情况,HE染色观察小鼠肝脏形态学改变。结果:建立了CD36基因的Flox杂合子小鼠,与Alb-Cre小鼠交配后,在F3代筛选出CD36fl/fl:AlbCre-和CD36fl/fl:Alb-Cre+基因型小鼠,DNA水平证实CD36fl/fl:Alb-Cre+基因型小鼠肝脏CD36基因通过Cre/Loxp重组酶系统被敲除。与CD36fl/fl:Alb-Cre-基因型小鼠相比,CD36fl/fl:Alb-Cre+基因型小鼠肝脏CD36mRNA和蛋白表达水平显著降低,肾脏、脂肪和心肌组织CD36蛋白表达无差别,肝脏形态学特征无明显差异。结论:通过Cre/Loxp重组酶系统成功构建了肝脏特异性CD36基因敲除小鼠,为研究CD36在肝脏代谢和肝脏疾病中的功能提供了动物模型。