利用CRISPR/Cas9技术构建大鼠L2细胞α-ENaC基因敲除稳定细胞株

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建大鼠L2细胞α-ENaC基因敲除的细胞株,研究α-ENaC基因对细胞增殖的影响。构建敲除α-ENaC基因的CRISPR/Cas9表达载体和筛选报告载体,通过转染和嘌呤霉素筛选获得单克隆细胞株,Western Blot、测序确定突变的细胞株,CCK-8检测突变细胞株的增殖活力。成功构建靶向α-ENaC基因第一外显子的CRISPR/Cas9表达载体和筛选报告载体,嘌呤霉素筛选后,挑选8个单细胞克隆中有两个单细胞克隆α-ENaC蛋白表达下降,一个单细胞克隆α-ENaC蛋白不再表达,测序结果显示3个单细胞克隆分别为2个单等位基因突变和1个双等位基因突变,且未发现脱靶现象。突变细胞株的增殖活力降低,其中双等位基因突变细胞株增殖活力降低更为显著。因此,利用CRISPR/Cas9结合SSA-RPG报告载体成功获得了α-ENaC基因敲除的L2细胞株,α-ENaC与细胞增殖有关。     

利用CRISPR/Cas9技术建立敲除JAK2基因K562细胞系

目的:利用CRISPR/Cas9技术对K562细胞系JAK2基因进行编辑,构建JAK2基因敲除的K562细胞系。方法:使用CRISPR在线设计工具,针对JAK2基因设计sgRNA,构建Cas9-sgRNA共表达质粒。使用第二代慢病毒包装系统包装慢病毒并感染K562细胞,提取细胞基因组DNA,Sanger测序和TA克隆检测基因编辑活性。无限稀释法将编辑阳性的细胞接种于96孔板并扩培得到单克隆细胞株,提取基因组DNA,Sanger测序和TA克隆分析敲除JAK2单克隆细胞的基因型。结果:成功构建靶向敲除JAK2基因的lentiCRISPRv2-sgRNA3-1质粒。优化方案得到低细胞毒性高转染效率的感染K562细胞慢病毒量。CRISPR/Cas9系统成功在JAK2基因sgRNA3-1识别位点发挥基因组编辑活性,获得纯合敲除JAK2基因细胞株K562-JAK2~(-/-)(两个等位分别发生移码突变,预期编码没有功能的JAK2蛋白)。结论:CRIAPR/Cas9系统通过慢病毒感染方式获得JAK2基因纯合敲除的K562细胞株,该细胞模型可用于研究在慢性髓系白血病中JAK2基因的作用,为构建K562敲除其他基因细胞系提供实验依据,为探究造血分化机制的研究奠定实验基础。     

利用CRISPR/Cas9技术构建AEG-1基因敲除U251细胞系并探讨其转移行为的特点

星形胶质细胞上调基因-1(astrocyte elevated gene-1,AEG-1)在多种肿瘤中过表达,参与肿瘤的形成、转移等过程。本实验利用CRISPR/Cas9技术敲除AEG-1基因并研究其在胶质瘤细胞转移过程中的作用。首先设计构建sgRNA/Cas9二合一表达载体并转染到人胶质瘤U251细胞中,通过TA克隆测序鉴定sgRNA的活性;然后筛选建立稳定的AEG-1敲除U251细胞系,并利用Western blot实验检测AEG-1的敲除效率;最后利用Transwell小室、划痕实验评价AEG-1敲除后对肿瘤细胞迁移能力的影响。结果显示,成功构建靶向敲除AEG-1基因的sgRNA/Cas9二合一表达载体,所构建的载体与实验设计相一致,通过TA克隆测序鉴定sgRNA有活性;成功建立稳定的AEG-1敲除U251细胞系,Western blot实验结果表明敲除效率高达98%; Transwell小室实验、划痕实验结果表明AEG-1敲除U251细胞系的转移能力明显降低。     

利用CRISPR/Cas9技术构建FHL1基因敲除的HepG2稳定细胞株及其功能鉴定

目的:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除人肝癌细胞HepG2中的四个半LIM结构域蛋白1(FHL1)基因,构建FHL1基因敲除的HepG2稳定细胞株。方法:根据CRISPR/Cas9靶点设计规则,设计特异性识别FHL1基因第三外显子相关序列的上下游小向导RNA,构建真核重组表达质粒,测序鉴定后,将重组质粒包装慢病毒感染HepG2细胞,用嘌呤霉素抗性筛选稳定敲除FHL1基因的细胞株,用免疫印迹法鉴定HepG2细胞中FHL1基因的敲除效果,利用生长曲线实验和划痕实验检测基因敲除对细胞生长和迁移的影响。结果:筛选出敲除FHL1基因的HepG2细胞株,且FHL1基因敲除显著促进细胞的增殖和迁移。结论:利用CRISPR/Cas9技术获得了内源FHL1基因敲除细胞株,初步实验提示敲除FHL1基因可以促进肝癌细胞增殖和迁移,为后续研究FHL1在肝癌中的功能奠定了基础。     

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建CDH1基因敲除的人乳腺癌MCF-7稳定细胞系

目的:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建CDH1基因缺失的人乳腺癌MCF-7稳定细胞系。方法:根据CRISPR/Cas9靶点设计原则,设计能特异性针对CDH1基因的sgRNA,以lentiCRISPR v2质粒为骨架构建能表达此sgRNA和Cas9蛋白的重组质粒。测序鉴定后,将重组质粒与逆转录病毒包装质粒VSVG、PAX2在氯化钙介导下共同转入HEK293T细胞进行病毒包装,转染48 h后收集病毒上清,直接感染人乳腺癌MCF-7细胞。采用嘌呤霉素筛选CDH1缺失的乳腺癌MCF-7细胞,通过DNA测序、Western印迹及免疫荧光染色实验验证获得的MCF-7细胞。结果:构建了靶向CDH1的CRISPR/Cas9质粒;DNA测序和Western印迹实验结果表明获得了稳定敲除CDH1的人乳腺癌MCF-7细胞。免疫荧光染色结果显示,相比对照组,稳定敲除CDH1的MCF-7细胞中已无法明显观察到E-钙黏蛋白的表达分布。结论:通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了CDH1基因缺失的MCF7细胞系,为进一步研究CDH1在肿瘤免疫治疗中的作用提供了基础。     

基于CRISPR/Cas9系统的人成神经瘤SK-N-SH细胞CAPNS1基因的靶向敲除

利用CRISPR/Cas9技术靶向构建CAPNS1基因敲除人成神经瘤细胞SK-N-SH细胞系。在NCBI数据库查找人CAPNS1基因,获得该基因CDS区,根据CRISPR/Cas9敲除靶位点设计原则即g RNA设计原则,设计3条sg RNAs,以p GK1.1为载体,构建人CAPNS1基因敲除载体,并运用共转染的方法转染到SK-N-SH细胞,构建CAPNS1基因敲除SK-N-SH细胞系。结果发现,菌落PCR筛选均能扩增出100 bp大小的片段,单克隆为阳性,DNA测序显示sg RNA序列正确插入质粒,序列比对结果正确;质粒转染SK-N-SH细胞后,制备单克隆,CruiserTMEnzyme酶切后疑似为阳性克隆,进一步的单克隆测序结果显示CAPNS1基因敲除SK-N-SH细胞系构建成功;此外,在CAPNS1-/-组,CAPNS1蛋白及calpain1和calpain2蛋白水平明显降低。以上结果表明CAPNS1基因敲除SK-N-SH细胞系构建成功。     

NPAS2基因敲除的HepG2细胞系构建及其对肝癌细胞凋亡的影响

目的:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建生物节律基因NPAS2敲除的HepG2肝癌细胞系,并初步探讨NPAS2基因敲除对肝癌细胞凋亡的影响。方法:利用sgRNA在线设计工具,针对NPAS2设计两条sgRNA;利用PX459质粒构建分别含有两条sgRNA的敲除载体PX459-sgRNA1;PX459-sgRNA2;利用T7核酸内切酶I检测两条sgRNA活性;将活性较高的打靶载体瞬时转染HepG2细胞,经过药物筛选,克隆化培养及基因测序后得到NPAS2敲除的HepG2肝癌细胞系;利用Western blot检测NPAS2蛋白的表达和凋亡相关蛋白Caspase3的活化;利用流式细胞仪检测敲除细胞系的凋亡水平。结果:成功构建了针对NPAS2的打靶载体;并筛选得到了活性较高的打靶载体;经过药物筛选和克隆化培养得到的NPAS2敲除肝癌细胞系未检测到NPAS2蛋白的表达;进一步发现NPAS2敲除的肝癌细胞Caspase3明显活化,凋亡水平显著升高。结论:利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功构建了NPAS2基因敲除的HepG2肝癌细胞系,并发现NPAS2敲除可以促进肝癌细胞凋亡,为进一步研究生物节律基因NPAS2及其它相关基因在肝癌发生发展中的作用机制提供了有力的工具。     

CRISPR/Cas9介导下构建FN1敲除的DLD1细胞系及初步功能学研究

[目的]利用CRISPR/Cas9技术构建FN1基因敲除的人结直肠腺癌DLD1细胞系,并初步探讨FN1基因敲除对DLD1细胞增殖、迁移的影响.[方法]根据CRISPR/Cas9技术原理,设计针对FN1基因的crRNA,体外混合crRNA、tracrRNA、Cas9酶,形成核糖核蛋白(即RNP复合物)后转染至DLD1细胞...     

敲除ESR1基因对人乳腺癌细胞侵袭能力的影响

目的:建立CRISPR/Cas9系统用于敲除人源雌激素受体α(ERα)基因(ESR1),并利用此细胞模型初步检测ESR1基因对乳腺癌细胞侵袭能力的影响。方法:设计一个靶向人源ESR1基因第2外显子的单向导RNA(sg RNA),分别克隆表达载体后,通过慢病毒转入人乳腺癌细胞株MCF-7,Western印迹检测MCF-7中ESR1基因的敲除效果,通过Transwell、反向侵袭试验观察ESR1基因敲除后对细胞侵袭能力的影响。结果:测序结果显示靶向ESR1基因CRISPR/Cas9重组质粒构建成功;Western印迹显示Cas9-ERα组的MCF-7细胞内ERα表达水平较对照组显著降低;Tanswell、反向侵袭试验证实ESR1基因敲除能够促进乳腺癌细胞的侵袭能力。结论:通过CRISPR/Cas9系统获得了靶向ESR1基因的重组质粒,构建的重组质粒能有效敲除ESR1基因;ERα能够抑制乳腺癌细胞的侵袭能力。     

利用CRISPR/Cas9技术构建VPS34基因敲除的A549/293T细胞系

该研究利用CRISPR/Cas9策略构建敲除VPS34基因的A549/293T细胞系,并初步将其用于自噬功能研究。应用在线工具设计了针对VPS34基因的3条sgRNA,并克隆至pX459载体。将重组质粒转染A549/293T细胞,嘌呤霉素初步筛选,通过PCR后测序和Western blot技术检测发现, sgRNA-1的敲除效果最好。将转染sgRNA-1的两种细胞单克隆化, PCR测序发现,存在碱基缺失, Western blot结果显示,对应的单克隆也未检测到VPS34蛋白,可见成功获得了VPS34敲除的A549/293T细胞系。由于VPS34参与自噬起始,实验结果显示, VPS34敲除后, LC3-I向LC3-II转化显著被抑制,自噬底物P62大量累积。结果表明,该方法成功获得稳定敲除VPS34基因的A549/293T细胞系,且细胞中的自噬被显著抑制。同时,敲除VPS34能够降低人肺癌A549细胞的生长速率。该实验利用CRISPR/Cas9系统首次获得稳定敲除VPS34基因的哺乳动物细胞A549/293T细胞系,为后续自噬功能研究提供有力工具。     

Bilirubin Toxicity in Hepatoma Cells

BILIRUBIN is present in toxic concentrations in foetuses and premature infants with haemolysis due to blood group incompatibility¹. Hyperbilirubinaemia in the neonate has been associated with irreversible nuclear damage in the brain and other tissues^2,3 and experimental evidence suggests that bilirubin interferes with oxidative phosphorylation^4,5. We have shown that bilirubin inhibits the growth of cells which share with developing tissues the ability to derive an appreciable part of their energy from extramitochondrial processes.     

岩藻糖糖链与肝癌细胞的迁移作用

通过凝集素印迹转移电泳和亲和层析技术,对岩藻糖糖基化蛋白在肝癌细胞中的作用进行了研究.在化学诱发的大鼠肝癌过程中, 分子质量在23 ku到40 ku范围内与荆豆凝集素(UEA)及扁豆凝集素(LCA)结合的岩藻糖糖基化蛋白显著减少, 诱癌至17～20周这些条带重新恢复,而分子质量为80 ku的条带却在诱癌过程中逐周增加.比较高、低转移性肝癌细胞的岩藻糖糖基化蛋白, 发现高转移性肝癌细胞具有多种增强的条带.利用橘果粉胞凝集素(AAL)和LCA亲和层析柱分离了这些岩藻糖基化糖蛋白, 并用这些糖蛋白直接作用于肝癌细胞,发现AAL-糖蛋白具有显著抑制肝癌细胞迁移的作用,迁移细胞数从对照的(100±4.9)%下降到(48.1±2.5)% (P＜0.01), LCA-糖蛋白也有类似作用.用胰酶和木瓜蛋白酶水解蛋白质部分后,形成的糖肽抑制肝癌细胞迁移的作用并不改变,甚至增强.此外直接用肝癌转移灶的组织测定了岩藻糖转移酶活性,发现α1,6岩藻糖基转移酶活性显著比正常肝组织高,而α1,3岩藻糖基转移酶活性没有显著的改变.用系列凝集素分析发现这些糖链主要能结合伴刀豆凝集素A, 也能结合E-型及L-型植物凝集素, 显示这种糖蛋白的糖链可能含有较多的高甘露糖型.这些结果提示糖链在诱癌过程中结构有了改变,使之在肝癌细胞的迁移和转移中起重要作用.     

SDS-PAGE分析肝癌细胞和正常肝细胞膜蛋白

目的:采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法获得肝癌细胞株HepG2和人正常肝细胞株L-02蛋白质表达谱,期待找到与肝癌细胞相关的差异蛋白。方法:体外培养肝癌细胞株HepG2和正常肝细胞株L-02,分离提取细胞膜蛋白,用SDS-PAGE分析细胞膜蛋白。结果:2种细胞膜蛋白的疏水相和亲水相蛋白区带位置基本相同,但肝癌细胞株HepG2膜蛋白在相对分子质量66×103处有较清晰的异常蛋白区带。结论:肝癌细胞HepG2除了具有与正常肝细胞相同的组成物质外,还有自己独特的蛋白质表达谱,这一实验可为癌症的研究提供一定的参考。     

纳米氧化铈负载槲皮素引起人肝癌细胞自噬阻断

稀土氧化物纳米材料的生物安全性越来越受到关注,这类纳米材料引起的自噬反应对于癌细胞杀伤也具有重要意义。自噬在细胞存活和死亡中发挥双重作用,槲皮素可以促进自噬,稀土氧化物已被证明可引起不同类型的自噬。制备了葡聚糖包被的氧化铈纳米颗粒负载的槲皮素复合材料DCQ,并对其自身性质进行表征,从细胞活力及氧化损伤以及自噬、凋亡机制这几个方面研究了其对人肝癌细胞HepG2的作用。结果表明,此复合材料对HepG2细胞具有更强的毒性(P<0.05),并且对正常细胞人脐静脉血管内皮细胞HUVEC无明显毒害作用,复合材料能够诱发人肝癌细胞产生大量活性氧,引起自噬阻断和诱导癌细胞凋亡。上述结果说明,这种纳米复合材料能有效杀伤人肝癌细胞,为肝癌治疗提供了新思路。     

Synthesis and Secretion of Transferrin by Cultured Mouse Hepatoma Cells

The mouse hepatoma cell (Hepa-1) in tissue culture has been shown to synthesize and secrete three electrophoretically distinct transferrins. Each of these forms of transferrin has a molecular weight of 77,000, as determined by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The concentration of each form is indicated by its staining intensity, which is highest in the form with the fastest mobility and lowest in the form with the slowest mobility. The relative rate of transferrin synthesis has been determined in log-phase and stationary-phase cells; the data indicate that the relative rate of synthesis increases twofold in stationary-phase cells. When the incorporation of [³H]leucine into transferrin reaches steady state, the rate of secretion is equal to the rate of synthesis; the rate of secretion also increases twofold in stationary-phase cells. Our studies also show that transferrin synthesis accounts for 0.98% of the total protein synthesis in log-phase cells and for 1.8% in stationary-phase cells. This is the level of synthesis that has been determined by in vivo studies. We conclude that after continuous culture for several years these hepatoma cells have maintained one of the characteristics of the differentiated liver cell, namely, the ability to synthesize and secrete transferrin.     

羟基喜树碱诱导肝癌细胞凋亡前后线粒体疏水蛋白质组的定量分析

抗癌剂羟基喜树碱可以通过线粒体途径诱导肝癌细胞凋亡.应用定量蛋白质组学技术分析羟 基喜树碱诱导肝癌细胞凋亡前后的线粒体疏水蛋白质差异表达,探讨癌细胞凋亡机制及羟基 喜树碱的抗癌机理.分离提取羟基喜树碱诱导肝癌细胞凋亡前后的线粒体,并采用顺序抽提法提取疏水蛋白质;用含稳定同位素亲和标签的c-ICAT试剂标记蛋白,利用基于多维色谱线性离子阱/静电场轨道阱质谱联用技术的鸟枪(shotgun)法策略分析鉴定了在肝癌细胞凋亡前后的线粒体中表达量差异有显著统计学意义(P<0.05)的疏水蛋白144种,其中, 12种蛋白的表达量在凋亡细胞中下调,而表达量在羟基喜树碱诱导细胞凋亡后上调10倍以上的蛋白43种.这些蛋白主要与细胞分裂增殖、分化凋亡、能量代谢、核酸代谢以及信号转导相关.该研究结果为在亚细胞定量蛋白质组水平上深入探讨羟基喜树碱的作用机理提供了新的实验依据,亦为研究肿瘤细胞凋亡机制提供了新的思路.     

去泛素化酶JOSD2促进肝癌细胞的存活和转移

蛋白质泛素化是一种可逆的蛋白质翻译后修饰,在信号转导和蛋白质稳定性调控中发挥关键作用。去泛素化酶调控在许多种肿瘤中的作用机制尚不清楚。本文对63种去泛素化酶在肝细胞癌病人的生存和预后进行分析,发现去泛素化酶JOSD2(josephin domain containing 2)在肝细胞癌组织中表达显著高于癌旁(P<0.0001),且与总生存期相关(P<0.05)。JOSD2属于去泛素化酶MJD(machado josephin domain)亚家族成员,该家族其它成员与肝细胞癌发生无显著的相关性。对TCGA(The Cancer Genome Atlas)数据中JOSD2高表达样本和低表达样本的差异基因进行功能富集分析,显示JOSD2高表达样本中与细胞增殖相关通路显著富集(FDR<0.05)。在肝癌细胞系中过表达JOSD2,发现其能促进肝癌细胞的存活、迁移和侵袭(P<0.01)。综上所述,本文发现去泛素化酶JOSD2在肝细胞癌组织中高表达,高表达JOSD2的肝细胞癌病人总生存期显著降低(P=0.041),过表达JOSD2能促进肝癌细胞的存活和转移,提示JOSD2可能促进肝细胞癌的转移。     

Calpain2对肝癌细胞浸润和转移能力的影响

目的：肝细胞癌（HCC）是一类常见的恶性肿瘤,主要表现为进展迅速、易复发及预后不良。侵袭转移作为肝癌的最主要的恶性表型,是造成较高致死率的主要原因。Calpain是钙激活中性蛋白酶,广泛参与了细胞多种生命过程。其中Calpainl和Calpain2是Calpain家族主要成员,对于维持肿瘤细胞恶性表型有重要作用。本研究通过RNA干涉技术下调人肝癌Huh7细胞中Calpain2基因的表达,检测下调Calpain2对人肝癌Huh7细胞黏附,侵袭和迁移能力的影响,明确Calpain2在人肝癌细胞浸润和转移过程中的作用。方法：合成Calpain2的RNAi片段,瞬时转染人肝癌细胞Huh7,降低Hull7细胞中Calpain2的表达,运用细胞黏附实验,细胞侵袭实验及划痕愈合实验检测干涉Calpain2对肝癌细胞的黏附,侵袭和迁移能力的影响。结果：合成Calpain2的RNAi片段。瞬时转染人肝癌细胞Huh73,36小时后,细胞中Calpain2的蛋白水平明显下降,干涉Calpain2后人肝癌细胞Huh7的黏附率,侵袭率及划痕修复率的显著下降。结论：以上实验结果表明Calpain2能够促进肝癌细胞黏附,侵袭及划痕修复能力,Calpain2能够促进肝癌细胞的浸润和转移的作用,是肝癌发生发展过程中的肿瘤促进因子。因此,Calpain2可以作为抑制肝癌侵袭和转移的潜在靶点,靶向Call＇ain2的药物可能成为治疗肝癌侵袭转移的新方法。     

Dynamics and Control of the Central Carbon Metabolism in Hepatoma Cells

Background  

The liver plays a major role in metabolism and performs a number of vital functions in the body. Therefore, the determination of hepatic metabolite dynamics and the analysis of the control of the respective biochemical pathways are of great pharmacological and medical importance. Extra- and intracellular time-series data from stimulus-response experiments are gaining in importance in the identification of in vivo metabolite dynamics, while dynamic network models are excellent tools for analyzing complex metabolic control patterns. This is the first study that has been undertaken on the data-driven identification of a dynamic liver central carbon metabolism model and its application in the analysis of the distribution of metabolic control in hepatoma cells.     

藤黄新酸抑制肝癌细胞生长的机制研究

在肿瘤细胞中蛋白酶体活性的抑制可以导致细胞凋亡和周期阻滞.藤黄新酸(TH2)是从中药藤黄中提取的一个新的(口山)酮类衍生物.研究结果显示,TH2可以抑制人肝癌Bel-7402细胞的增殖,诱导细胞产生凋亡,且呈浓度和时间依赖性.同时,10μmol/L的TH2与细胞作用24h后,可以导致早期凋亡标志性蛋白PARP发生裂解.在体外采用特异性荧光底物检测TH2对蛋白酶体活性的影响,发现该化合物能够抑制蛋白酶体的糜乳蛋白酶样、胰蛋白酶样活性和谷氨酰后水解活性.抑癌基因p53是细胞内的蛋白酶体降解底物,TH2可使p53蛋白的降解受到阻滞,表达增加.由此可见,TH2具有抑制人肝癌Bel-7402细胞增殖、诱导细胞凋亡的作用,可能的分子机制与其抑制细胞内蛋白酶体活性、导致p53蛋白降解受阻有关.