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。     

运用CRISPR/Cas9技术敲除人源黏着斑蛋白基因

目的:建立CRISPR/Cas9n系统,用于敲除人源黏着斑蛋白(VCL)基因。方法:设计一个靶向人源VCL基因第3个外显子的单向导RNA(sgRNA),分别克隆表达载体后,通过慢病毒转入人MDA-MB-231细胞,通过PCR及Western印迹检测细胞株中VCL基因的敲除效果。结果:测序结果显示靶向VCL基因CRISPR/Cas9重组质粒构建成功;PCR产物测序结果表明本次设计的Cas9/sgRNA能够对VCL基因进行编辑敲除;Western印迹显示Cas9-VCL组的MDA-MB-231细胞内VCL表达水平较对照组显著降低。结论:通过CRISPR/Cas9系统获得了靶向VCL基因的重组质粒,构建的重组质粒能有效敲除VCL。     

利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除TrxR1基因的HCT-116细胞株北大核心CSCD

为更好地研究靶向硫氧还蛋白还原酶1的小分子化合物的细胞内靶点选择性,利用CRISPR/Cas9系统构建稳定敲除TrxR1基因(编码硫氧还蛋白还原酶1)的HCT-116细胞株。首先根据TrxR1基因序列和CRISPR/Cas9靶点设计原则,设计并选择合适的敲除位点,再根据敲除位点序列设计敲除TrxR1基因的sgRNA干扰序列,以pCasCMV-Puro-U6空质粒载体为骨架构建能表达该sgRNA干扰序列的重组质粒。质粒共转染至HCT-116细胞后,利用嘌呤霉素筛选TrxR1敲除的HCT-116细胞,通过DNA测序、免疫蛋白印迹、TRFS-green荧光探针和细胞内TrxR1酶活力检测等方法鉴定和验证HCT-116细胞的TrxR1基因敲除效果。进一步通过CCK-8实验初步研究靶向TrxR1小分子化合物对细胞内TrxR1酶活力和细胞增殖力抑制的相关性。结果显示,表达sgRNA干扰序列的重组质粒可以敲除HCT-116细胞中TrxR1基因,筛选获得的稳定敲除细胞HCT116-TrxR1-KO中无TrxR1蛋白表达,而靶向TrxR1小分子抑制剂对该细胞无TrxR1酶活力和细胞增殖力抑制效果。本研究利用CRISPR/Cas9系统成功构建了HCT-116的TrxR1基因敲除的稳定细胞株,为进一步研究TrxR1在相关疾病的发生机制和治疗中的作用奠定了基础。     

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。     

利用CRISPR/Cas9技术构建CREB基因敲除细胞系并探讨CREB对APP基因表达的调控作用

环磷腺苷效应元件结合蛋白(c AMP responsive element-binding protein,CREB)是重要的核转录因子,有研究表明,在阿尔茨海默病患者中,CREB的表达降低,但CREB对于淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)的作用机制尚不清楚。该研究通过设计sg RNA序列并合成相应的寡核苷酸,将其克隆到p X459质粒中,构建CREB基因敲除的CRISPR/Cas9二合一表达载体。将构建成功的载体转染到HT22细胞中,通过TA克隆测序和T7E1酶切分析来验证sg RNA的活性。将构建的载体转染到HT22细胞中,用嘌呤霉素进行药物筛选,构建稳定的CREB基因敲除的细胞系。CREB对APP基因表达的调控作用通过检测其在正常HT22细胞和CREB基因敲除的HT22细胞系中的表达情况来进行确认。结果显示,成功构建了CRISPR/Cas9技术对CREB基因进行敲除的二合一表达载体,所设计的sg RNA的插入序列和开放阅读框架完全正确,经过酶切分析和序列测定,所构建的载体与实验设计相一致。CREB基因敲除的HT22细胞系其敲除效率达到90%以上。通过Western blot分析检测CREB对APP表达的影响,结果发现,当CREB基因敲除后,APP表达增加,而过表达CREB时,则APP蛋白质表达水平下降。这提示,CREB对APP的表达有下调作用,具体的机制还将继续研究。     

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。     

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。     

CRISPR/Cas9高效敲除突触结合蛋白Ⅰ的电生理学研究

研究一种蛋白质在神经元中的功能,最有效的方法之一是在该基因敲除动物的神经元中确认其表型.传统的用胚胎干细胞建立基因敲除动物模型的方法虽然稳定,但是复杂、耗时.近几年来,一种新型基因组编辑技术——CRISPR/Cas9,能够在不分裂的神经元中高效特异地敲除目的基因.本文研究了用CRISPR/Cas9系统敲除突触结合蛋白Ⅰ(synaptotagminⅠ,Syt1)基因后的小鼠海马培养神经元的电生理学特性.我们设计并构建了Syt1单导向RNA(Syt1 sgRNA)的慢病毒载体质粒,并用编码Cas9和Syt1 sgRNA的慢病毒感染培养的小鼠海马神经元,急性敲除神经元中Syt1基因(Syt1 sgRNA组),并用不靶向任何基因的Scramble sgRNA感染神经元作为阴性对照(Scramble组).通过全细胞膜片钳的方法检测单动作电位诱发的兴奋性突触后电流(single AP-eEPSC)、微小兴奋性突触后电流(mEPSCs)、高糖反应测量的即刻可释放囊泡池(RRP)以及10 Hz串刺激测量的囊泡释放概率(P_r).结果显示,Syt1 sgRNA组神经元丧失了Syt1的功能,并且与Syt1敲除(Syt1 KO)小鼠神经元的突触传递表型相似,而Scramble组神经元的各参数和野生型(WT)小鼠神经元相比没有显著性差异.本文为CRISPR/Cas9技术应用于神经元中基因的急性修饰提供了依据.     

CRISPR/Cas9系统介导的miR-155基因敲除细胞的制备

为研究miR-155基因在猪肺泡巨噬细胞系(3D4/21)中的功能,采用CRISPR/Cas9系统构建miR-155敲除的猪肺泡巨噬细胞系。首先,采用sgRNA-cas9程序,设计4个靶向miR-155的特异性sgRNA引物序列。然后构建sgRNA表达载体,与pEGFP-C1-cas9载体共转染3D4/21细胞,进行流式分选并富集表达绿色荧光蛋白GFP的细胞。最后,采用T7E I酶酶切、Sanger测序、实时荧光定量PCR(qPCR)、western blot等方法检测敲除效率,发现miR-155基因可以被以上4个sgRNA编辑,其中sgRNA39的敲除效率最高,T7E I酶酶切检测流式分选后的敲除效率有42%;Sanger测序显示sgRNA39细胞系敲除31个碱基;RT-qPCR结果显示miR-155-5p/3p表达量均有下降;western blot结果表明miR-155靶基因SHIP1的蛋白表达量升高。成功构建miR-155敲除的3D4/21细胞为进一步探讨miR-155在巨噬细胞发挥的调控功能研究提供细胞模型。     

CRISPR/Cas9慢病毒系统敲除胰岛β细胞PKA C-α的研究

利用CRISPR/cas9系统建立稳定敲除PKA C-α基因的INS-1细胞株,研究PKA C-α在胰岛β细胞中的功能。设计2个长25 bp且分别靶向PKA C-α基因的exon 5和exon 7的sgRNA,将其克隆至LentiCRISPRv2-sgRNA质粒并转染至293T细胞中制备sgRNA-Cas9慢病毒,慢病毒感染INS-1细胞,嘌呤霉素筛选出阳性细胞并采用有限稀释法筛选单克隆细胞,Western blotting印记法检测单克隆细胞中PKA C-α蛋白的表达水平,测序确认单克隆细胞中PKA C-α基因的突变位点。WB实验证实靶向Exon 5的sgRNA可成功敲除PKA C-α基因,得到稳定敲除PKA C-α基因的细胞株,测序结果表明该细胞株的PKA C-α基因发生1 bp碱基插入突变,并且敲除PKA C-α基因的INS-1细胞胰岛素分泌能力下降。本实验利用CRISPR/Cas9系统成功敲除INS-1细胞中的PKA C-α基因,为研究PKA C-α在胰岛β细胞中的功能奠定了基础。     

AEG-1对大肠癌进展的影响

目的研究AEG-1在大肠癌组织和细胞中的表达,探讨AEG-1通过调控上皮间质转化和耐药参与大肠癌的进展。方法采用qRT-PCR检测AEG-1在大肠癌组织和细胞中的表达,统计AEG-1对大肠癌患者生存率的影响,分析其在不同癌症分期患者中的表达差异,并分析AEG-1表达量与大肠癌诊断敏感性的关系。采用体外实验将si-NC、pc-DNA-NC、si-AEG-1、pc-DNA-AEG-1转染到大肠癌SW116和LOVO细胞中,然后通过qRT-PCR检测转染效率以及AEG-1在两细胞系中的表达情况。采用CCK-8和克隆形成实验检测AEG-1对大肠癌细胞增殖的影响;采用流式细胞术检测转染后上皮间质转化和耐药情况的变化;采用Western blotting检测转染后上皮间质转化和耐药相关蛋白N-cadherin、E-cadherin、MRP的变化情况。结果 77例大肠癌患者组织中AEG-1表达水平明显高于对照组。浸润T3+T4期的患者中AEG-1的表达水平高于浸润T1+T2期患者。Ⅲ+Ⅳ期患者中AEG-1的表达水平高于Ⅰ+Ⅱ期。AEG-1高表达组患者OS时间明显低于低表达组。AEG-1表达量与大肠癌诊断敏感性之间呈显著正相关。在LOVO细胞系中,降低AEG-1表达后其细胞活力、侵袭力明显降低,同时间质细胞标志蛋白N-cadherin、上皮细胞标志蛋白E-cadherin、多药耐药相关蛋白MRP表达量降低。在SW116细胞系中,过表达AEG-1后上皮间质转化、耐药相关蛋白表达量显著升高。结论 AEG-1在大肠癌组织和细胞中的表达量明显上升,AEG-1通过调控上皮间质转化和耐药参与大肠癌的发生发展,为大肠癌的治疗提供了新的理论依据和新的靶点。     

利用基于CRISPR-Cas9 的基因编辑技术对miR-29a在GT1-7 细胞中进 行基因敲除

目的:本文利用CRISPR-Cas9技术在GT1-7细胞中对miR-29a基因进行基因编辑,用于构建miR-29a基因敲除GT1-7细胞模型。方法:通过构建Cas9稳转的GT1-7细胞株并转染sgRNA质粒用于在靶向miR-29a基因区域引发突变。然后构建EGFP与sgRNA共表达质粒并转染Cas9稳转GT1-7细胞,利用流式细胞仪富集表达绿色荧光蛋白的阳性细胞和分选阳性单克隆细胞。最后利用实时荧光定量PCR(realtimefluorescencequantitativePCR)对富集细胞和单克隆细胞进行miR-29a表达量检测。结果:T7E1检测结果显示CRISPR-Cas9系统有效地在miR-29a基因区域引发了突变。荧光定量PCR结果显示,与对照组相比,富集后阳性细胞miR-29a的表达量整体下降了50%左右(P0.05)。此外,通过流式筛选获得了一个纯合miR-29a基因敲除细胞克隆,与对照组相比,其miR-29a的表达量下降了75%左右(P0.05)。结论:本文建立了一种有效编辑GT1-7细胞基因的方法,并采用该方法构建了miR-29a稳定敲除细胞模型。     

靶向IRE1a干扰质粒构建及对ERS时细胞增殖及凋亡的影响

目的构建靶向人IRE1a的shRNA干扰质粒（pSUPER-IRE1a）并观察其对人HeLa细胞和HepG2细胞增殖及凋亡的影响。方法设计并合成靶向IRE1a基因的两条shRNA,分别克隆至真核表达载体pSUPER构建重组质粒pS1、pS2,依次转染入HeLa细胞和HepG2细胞中。采用RT—PCR检测pS1、pS2转染前后IRE1a在HeLa细胞和HepG2细胞中的mRNA水平,免疫印迹检测pS1、pS2转染前后IRE1a蛋白的表达;MTT比色法、BrdU／DAPI双免疫荧光法及流式细胞仪分别检测各重组质粒对HeLa细胞和HepG2细胞增殖及凋亡的影响。结果干扰质粒（pSUPER-IRE1a）能有效抑制HeLa细胞和HepG2细胞中IRE1a基因的表达;成功转染后,细胞处于内质网应激（ER stress）状态时,各实验组细胞增殖率及凋亡率与对照组比较,差异均具有统计学意义P〈0．05）。结论成功构建靶向人IRE1a的shRNA真核表达载体pS1、pS2,有效抑制了HeLa细胞和HepG2细胞中IRE1a的表达;细胞处于ERS状态时,IRE1a-shRNA有效促进HeLa、HepG2两种肿瘤细胞的增殖;抑制HeLa和HepG2细胞的凋亡。     

Interaction with AEG-1 and MDM2 is associated with glioma development and progression and correlates with poor prognosis

Glioma is the most common central nervous system tumor with poor prognosis. The AEG-1 (Astrocyte Elevated Gene 1) gene displays oncogenic characteristics, including proliferation, metastasis, chemoresistance, invasion, and evasion of apoptosis, and is strongly linked to the occurrence of glioma. Here, we elucidated the potential contribution of AEG-1 in human glioma pathogenesis. In glioma cells, AEG-1 could directly interact with Murine Double Minute-2 (MDM2) protein resulting in MDM2-p53-mediated cell proliferation and apoptosis. MDM2 is being revealed as an oncoprotein, which is involved in many human cancers progression. By immunohistochemical and a multivariate analysis, expressions of AEG-1 and MDM2 were elevated in glioma and high AEG-1 and MDM2 expressions were showed to be correlated with poor prognosis. AEG-1-MDM2 interaction prolonged stabilization of MDM2 where AEG-1 inhibited ubiquitination and subsequent proteasome-mediated degradation of MDM2 protein. Moreover, slicing AEG-1 blocked MDM2 expression and then impacted MDM2-p53 pathway that influenced cell proliferation and apoptosis. These findings uncover a novel AEG-1-MDM2 interplay by which AEG-1 augments glioma progression and reveal a viable potential therapy for the treatment of glioma patients.     

MiR-136 promotes apoptosis of glioma cells by targeting AEG-1 and Bcl-2

MicroRNAs have the capacity to coordinately repress multiple target genes and interfere with biological functions of the cell, such as proliferation and apoptosis. Here we report that miR-136 is downregulated in human glioma, and that the miRNA promotes apoptosis of glioma cells induced by chemotherapy. Two anti-apoptotic genes, AEG-1 and Bcl-2, are identified as targets of miR-136, and restoration of AEG-1 or Bcl-2 expression suppresses miR-136-enhanced apoptosis. Therefore, miR-136 might play a tumor-suppressive role in human glioma and thereby might represent a potential therapeutic strategy.     

AEG-1和MMP-9在口腔鳞癌中的表达与临床意义

目的:研究星形细胞提升基因-1(AEG-1)与基质金属蛋白酶-9(MMP-9)在口腔鳞癌组织中的表达及其临床意义。方法:采用免疫组化的方法检测53例口腔鳞癌组织和30例正常口腔黏膜组织中AEG-1和MMP-9的蛋白表达,分析其与口腔鳞癌临床病理参数的关系及二者的相关性。结果:AEG-1和MMP-9在口腔鳞癌组织中表达阳性率分别为66.03%(35/53)、73.58%(39/53),在正常口腔黏膜组织中表达阳性率分别为13.33%(4/30)、16.67%(5/30)。AEG-1和MMP-9在口腔鳞癌组织中阳性表达率均高于正常口腔黏膜组织(P0.01)。高表达的AEG-1和MMP-9与口腔鳞癌的组织分化程度,淋巴结转移以及临床分期有密切相关性,但与患者的性别、年龄及吸烟史无相关性。口腔鳞癌组织中AEG-1与MMP-9的表达呈显著正相关(r=0.474,P0.01)。结论:AEG-1和MMP-9的高表达均与口腔鳞癌的发生、发展及转移有密切相关性,同时检测二者可能会对口腔鳞癌的早期诊断及预后判断具有一定的临床参考价值。     

敲除LSD1基因对人慢性髓系白血病K562细胞周期的影响

为了探讨敲除LSD1基因后抑制人慢性髓系白血病 K562细胞增殖的原因,使用前期CRISPR/Cas9技术构建的人慢性髓系白血病 K562 LSD1基因敲除株,通过细胞凋亡Annexin V/PI（碘化丙啶）双染色、细胞PI染色以及流式细胞术技术,探究敲除LSD1基因后,K562细胞的凋亡水平是否改变,细胞周期是否受到影响。结果表明敲除LSD1基因后K562细胞被阻滞在G0/G1期,进入DNA复制期的细胞变少,因此导致细胞增殖速度减慢;通过细胞凋亡Annexin V/PI双染色并分析早期以及晚期凋亡细胞总比例,显示敲除LSD1基因后,不影响K562细胞的凋亡。研究结果表明,敲除LSD1基因后人慢性髓系白血病 K562细胞的增殖受到抑制,这是由于K562细胞增殖周期发生了改变,进入DNA复制期和分裂期的细胞减少;而与细胞凋亡水平的变化无关。     

抗人AEG-1单克隆抗体可变区基因克隆及序列分析

AEG-1基因位于人染色体8q22,编码582个氨基酸,参与多种信号转导途径并与多种恶性肿瘤的发生、发展及生物学表型密切相关。为更好地探讨AEG-1生物学功能,以纯化的pGSTag-AEG-1蛋白免疫BALB/c小鼠,应用细胞融合技术并经筛选及鉴定,获得了分泌抗人AEG-1单克隆抗体的杂交瘤细胞株1E3;Western blot及免疫组化证实该细胞株分泌的单克隆抗体能与肿瘤细胞中AEG-1蛋白特异性结合;RT-PCR方法从1E3细胞中克隆出抗AEG-1抗体的VH和VL基因片段,通过测序分析、碱基和蛋白序列的比对确认该株抗体为鼠源性IgG的轻、重链可变区基因。进一步运用Kabat System在线分析系统对VH和VL基因进行结构分析,确证FWRs和CDRs的结构完整,VH编码117个氨基酸;VL编码119个氨基酸,属于轻链κV家族。实验结果为进一步研究AEG-1与恶性肿瘤发生、发展的关系及在其临床诊断中的应用奠定了基础。     

禽流感病毒NS1蛋白对细胞的影响

NS1蛋白为流感病毒非结构蛋白,只在病毒侵入宿主细胞后产生.目前NS1蛋白对细胞整体水平上的作用仍不清楚,为了解NS1蛋白在病毒感染细胞中的作用,构建了重组质粒pCMV-myc-NS1并将其转染A549细胞,利用双向电泳技术检测了受NS1蛋白调控的宿主蛋白,以期从蛋白质组水平上研究禽流感病毒与宿主细胞间的相互作用.同时,还检测了转染NS1对细胞增殖和细胞周期的影响.结果显示,NS1在细胞中的表达,能够明显引起宿主细胞代谢的变化,并通过阻滞细胞周期的正常进行而减缓细胞的增殖.