具高效种系嵌合能力的C57BL／6J 小鼠ES细胞系的建立

采用小鼠原代成纤维细胞作为饲养层,在含1×103单位白血病抑制因子（LIF）的DMEM高糖培养基中,建成了11个C57BL／6J小鼠的ES细胞系,成系率为9．6％。所建的11个ES细胞系中有5个核型正常率大于70％。这些细胞具早期胚胎细胞的特征,呈碱性磷酸酶阳性,具表达0014基因的特性5进行体内分化实验时能发生广泛的分化。通过嵌合体制作实验证明其中3个系具嵌合能力,并从中筛选出具高效种系嵌合能力的MESPU35细胞系,MESPU35细胞的克隆能达到种系传递,经过基因操作的细胞克隆,也保留了高效的嵌合能力。因此,MESPU35细胞可作为制作突变小鼠的有效载体。     

对小鼠ES细胞进行特异性的标记

虽然ES细胞技术的应用十分广泛,对ES细胞多能性本质的研究还不是很深入,体外培养的ES细胞群体的不均一性加大了这方面研究的难度,报道了对ES细胞中特异表达的基因,将报告基因βgeo插入oct-基因转录元件中构建了标记载体pG18NG,转染ES细胞MESPU22和MESPU13后获得了稳定整合的细胞克隆,经体外培养、诱导分化、嵌入体制作等实验,证明利用该载体对ES细胞中的未分化细胞成功进行了标记,该标记在体内、体外都是有效的。     

pINC—lacZ逆转录病毒载体的构建及其在小鼠胚胎干细胞中的表达

小鼠胚胎干细胞系（ES）是从囊胚的内细胞团中建立起来的多潜能胚胎干细胞系。ES细胞系目前正广泛用于将基因打靶后后的突变和其它遗传变化导入小鼠的种系中。其中,嵌合鼠的获得是非常必要的一步。这就需要用一个可以广泛表达的基因对ES细胞进行标记。大肠杆菌β－半乳糖苷酶（β－gal）基因的表达在细胞水平就能很容易地观察到,而且对哺乳动物细胞没有任何毒害作用,因而是一个被广泛地用于各种细胞基因表达研究中的报导基因。猿类巨细胞病毒早期（SiCMVIE）启动子是一个广泛用于转基因小鼠研究中的强启动子。然而,该启动子在ES细胞方面的报道尚未见到。本研究用BamHI和HindIII双酶切,从psv-β-galactosidasec中得到3．7Kb的lacZ基因片断,将其插入妻pINC载体上（Fig.1) ,得到pINC－lacZ(Fig.2)。用NotI线性化pINC－lacZ后,电击导入MESPU－13细胞中。MESPU－13为本实验室从129／Tcr品系小鼠的囊胚中建立的一个ES细胞系。转化细胞在含有250μg/mlG418的培养基上培养两周,进行MESPU－13细胞稳定转化子的筛选。在一次转化实验中,佾1×10^7个转化的MESPU－13细胞中获得了4个G418抗性克隆。X－gal染色表明：其中3个克隆中有导入的基因表达。由于其中的一个细胞系MC15表现阳性染色（Fig.3)和很好的生长状态,对该系进行了进一步的研究。MC15细胞的二倍体核型正常率为72．4％。MESPU－13细胞不表现β－gal活性;另外,以lacZ基因为探针,对经过BamHI酶切过的MC15细胞基因组DNA进行的Southern分析显示：MC15细胞克隆中仅有一条要交带（Fig.4)。说明该细胞克隆中含有一个单考贝整合。在谱系分析中成功的细胞标记依赖于标记基因的稳定表达。许多强的启动子被用于基因表达的研究。例如鸡的β－肌动蛋白启动子。外源基因可以稳定地整合到未分化细胞的染色体上,然而它们的表达常常被抑制直到随后的分化过程中。本研究中我们首次用强的SiCMVIE启动子构建了pINC－lac载体,由SiCMVIE启动子引导转录的lacZ基因能够在ES细胞中表达。然而lacZ的表达仅存在于3个克隆中,另一个克隆并不表现β－gal活性。很可能在不同整合位为上基因的表达是不同的。     

BPOZ基因剔除小鼠模型的建立

BPOZ是在卵巢癌等肿瘤组织中表达下调的细胞生长抑制基因,建立BPOZ基因剔除小鼠模型,可以为在体研究BPOZ基因的生物学功能及其与肿瘤发生的关系创造条件.运用生物信息学手段确定小鼠BPOZ基因组序列,设计基因剔除策略,构建完成了基因剔除载体XpPNT-BPOZ.以电穿孔方法将基因剔除载体导入ES细胞,用G418和Ganciclovoir进行正负筛选,获得抵抗克隆,PCR和DNA印迹鉴定出正确同源重组的ES细胞克隆.将同源重组的ES细胞注入小鼠囊胚,获得嵌合体小鼠.嵌合体小鼠与C57BL/6J小鼠交配后获得Aguoti毛色的小鼠30只,其中15只为BPOZ基因剔除杂合子小鼠,阳性率为50%.在雌雄杂合子交配的后代中获得纯合子小鼠.初步的表型观察发现BPOZ基因剔除小鼠发育正常,有繁殖能力,进一步的表型分析工作正在进行之中.     

BALB／c小鼠胚胎干细胞系的建立及其嵌合体小鼠的获得

目的：建立BALB/c小鼠胚胎干细胞系,并用于制作嵌合体小鼠。方法：从BALB／c小鼠囊胚内分离培养内细胞团块。建系后,进行C57BL／6L小鼠受体囊胚腔注射,制作嵌合体小鼠,结果：建立了我国第一株BALB／c小鼠胚胎干细胞系,该细胞系具有典型的ES细胞形态,碱性磷酸酶强阳性,核型正常以及具有分化为三种胚层组织的能力,并已产生5只嵌合体小鼠,结论：建立的BALB／c小鼠胚胎干细胞系具有胚胎干细胞的各种特点,可用于体内外诱导分化研究,在进一步观察生殖系嵌合情况后,决定是否可应用于基因打靶等转基因动物的制作。     

两个可进入种系的ES细胞系的建立

从１２９／ｔｅｒ小鼠中建立了９个ＥＳ细胞系,它们在核型、生长速度、体内外分化能力等方面显示了各自不同的特点。通过囊胚显微注射法,将ＥＳ细胞注入Ｃ５７ＢＬ／６Ｊ胚胎中,制作了嵌合体,并通过对嵌合体后代毛色的观察,判断了嵌合体生殖细胞的组成。结果表明,ＥＳ细胞系ＭＥＳＰＵ２１、ＭＥＳＰＵ２２都具有很强的种系嵌合能力。比较这两个细胞系与其他细胞系,证明一个好的ＥＳ细胞系必须具备核型正常、生长速度快、体外     

利用基因诱捕识别哺乳动物发育调控基因

ES细胞是一种来源于胚胎的多潜能细胞,它可在体外培养并进行基因操作,而且通过囊胚注射制作嵌合体的途径,能将外源基因掺入小鼠的基因库中,因此利用ES细胞可筛选出发生基因突变的小概率事件并获得其遗传突变体．利用基因诱捕载体与ES细胞,研究与哺乳动物发育调控有关的未知基因,这一新技术将成为阐明胚胎发育过程中基因表达的时空格式的有效手段．     

低钾型周期性麻痹相关的Cchl1a3基因R528H敲入小鼠模型的构建

目的：构建低钾型周期性麻痹相关的Cchl1a3基因R528H敲入小鼠模型。方法将 Cchl1a3-knock-in打靶载体电转染ES细胞,经过G418和Ganciclovoir筛选阳性ES细胞克隆并用PCR和DNA测序法鉴定。将阳性ES克隆注射到小鼠囊胚,获得嵌合体小鼠。通过杂交获得的杂合子小鼠与FLP小鼠交配繁育获得去neo杂合子小鼠,并用PCR和DNA测序进行鉴定。将去neo杂合子小鼠交配得到纯合子后代,进行生长发育等方面的观察。结果打靶载体成功转染ES细胞,PCR和DNA测序法证实9个ES细胞克隆发生正确的同源重组。通过显微注射获得7只嵌合体小鼠。将嵌合体小鼠交配繁育的杂合子小鼠和FLP小鼠交配获得9只去neo杂合子小鼠,最终得到15只去neo纯合子小鼠。该小鼠在发育至性成熟阶段,精神、饮食及活动状态良好,但是在4个月龄时逐渐出现脱毛,皮肤破溃甚至死亡。结论成功构建Cchl1a3基因 R528H 突变的纯合子小鼠,为研究人类CACNA1S基因功能和阐明低钾型周期性麻痹发生的分子机制奠定了基础。     

C57BL／6J小鼠ES细胞系的建立及其特性分析

本文报道从C57BL/6J个鼠的囊胚中,建立了三个ES细胞系MESPU17,MESPU18,MESPU19。这些细胞的细胞学特征和强AKP反应,表明这三个细胞系具有干细胞的特征。这三个细胞系均为XY型,正常二倍体核型分别占70％、88％和59％。体外分化可形成简单类胚,体内分化可形成瘤块。与国际上通用的CCE和来自129/ter的ES细胞MESPU13相比,这三个细胞系的ES细胞较大;在体外培养时,生长较慢;细胞也较粘,进行显微注射时,很容易粘在注射针壁上。MESPU17,MESPU18进行了嵌合体制作,以BALB/c和昆明鼠的囊胚为受体,采用囊胚注射法未获嵌合体,但使用昆阴鼠的8细胞胚注射法和共培养法得到嵌合体。     

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。     

几丁质酶结构域内含蛋白1(Chid1)基因剔除小鼠的建立

建立几丁质酶结构域内含蛋白1(chitinase domain containing 1,Chid1)基因剔除小鼠,观察小鼠表型和发育差异。设计了合适的基因剔除策略,成功构建了基因剔除打靶载体。以电穿孔方法将打靶载体导入ES细胞(embryonic stem cell),用G418和Ganciclovoir进行正负筛选,挑选抗药的阳性克隆,提取ES细胞基因组DNA,用长臂PCR鉴定出阳性ES细胞。将阳性ES细胞复苏培养后注入小鼠囊胚,获得嵌合体小鼠。嵌合体小鼠与C57BL/6J小鼠交配后获得Aguoti毛色的杂合子小鼠。在雌雄杂合子交配的后代中获得纯合子小鼠。从脑、脾脏、肝、肺的RNA水平鉴定来看,基因剔除小鼠的Chid1基因未表达,而杂合子、野生型小鼠有明显的该基因条带。经过初步的表型观察发现,Chid1基因剔除小鼠发育正常,未出现胚胎致死,交配繁殖能力无异常。几丁质酶结构域内含蛋白1(Chid1)基因剔除小鼠模型建立成功。Child1基因对于小鼠发育、生殖方面无明显作用。     

人生长激素基因逆转录病毒载体的构建及其对3T3和ES细胞的转化与表达

为了研究生长激素基因在异源细胞中的表达,构建了携带人生长激素基因（ｈＧＨ）的逆转录病毒载体ｐＩＮＳ－ＧＨ,并将其导入小鼠成纤维细胞３Ｔ３和小鼠胚胎干细胞（ＥＳ细胞）ＣＣＥ中。ｐＩＮＳ－ＧＨ转化３Ｔ３细胞,获得了高效表达的克隆,即用放射免疫法检测到克隆培养基中有大量的人生长激素蛋白富积,如ＧＨＳＮＣ２０,富积率高达３７８４ｎｇ／ｍｌ,而且外源基因的整合很稳定。不同的３Ｔ３转化克隆的表达率有显著的差异,Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交的结果表明,这种差异与外源基因整合的拷贝数无关。ｐＩＮＳ－ＧＨ转化ＣＣＥ细胞没有获得明显表达的克隆,而且外源基因的整合也不稳定。转化的ＥＳ细胞克隆总ＤＮＡ的Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交结果表明,ｈＧＨ基因的确整合到细胞基因组中。目前尚未发现明显的外源ＤＮＡ重排的迹象。     

PA28γ及其胞浆定位突变体在HepG2中的表达

本研究采用RT-PCR法从293T细胞中克隆得到PA28γcDNA全长序列,并将该片段亚克隆到pMD-18T载体中,利用定点突变获得核定位序列缺失突变的PA28γ突变体,分别将野生型(WT)和突变型(MT)PA28γ基因克隆到真核表达载体pDsRed1-C3中,脂质体法转染293T细胞,荧光显微镜观察发现,在293T细胞中,PA28γWT定位在胞核中,而PA28γMT定位在胞浆中;再将野生型和突变型PA28γ基因分别克隆到真核表达载体pcDNA3.1(-)Flag中,用脂质体法將其转染HepG2細胞.Western印迹检测结果表明,PA28γWT和PA28γMT蛋白在HepG2细胞中获得了高效表达,建立了高表达PA28γWT和PA28γMT蛋白的HepG2细胞系.这些结果的获得,为进一步研究人类PA28γ基因的功能奠定了基础.     

利用基因诱捕技术进行小鼠基因剔除的初步研究

对利用基因诱捕技术进行小鼠基因剔除做了初步的探索,为进一步应用该技术进行小鼠基因功能研究奠定了基础.利用基因诱捕载体转染小鼠ES细胞,获得了36株neo基因单拷贝整合的诱捕ES细胞,其中14株细胞表达有活性的β半乳糖苷酶.将3株诱捕ES细胞分别经显微注射引入到受体囊胚中,再植入假孕母鼠的子宫中使其发育成小鼠.两株细胞得到了程度不同的嵌合体小鼠,其中一株诱捕ES细胞整合至生殖系.利用质粒拯救实验获得了诱捕载体整合位点附近的基因组序列,通过序列比对发现被诱捕的基因可能是一个新基因.X-gal染色结果显示,该基因的表达局限于小鼠腹部及肢芽的部位.     

人骨形态发生蛋白2(BMP-2)在巴斯德毕赤酵母中的表达

以重组质粒pUC-BMP2为模板PCR扩增人BMP-2成熟肽编码序列,将该序列克隆入pGEM-T载体进行DNA序列分析后亚克隆入分泌型毕赤酵母表达载体pPIC9K中。重组质粒oPIC9K-BMP2经BelⅡ酶切后回收线性化片段,聚乙二醇法转染毕赤酵母茵株GS115。PCR筛选整合有人BMP-2基因的酵母细胞重组子,以甲醇进行诱导表达,于酵母细胞培养基中可检测到rhBMP-2。体外培养条件下,所得rhBMP-2可增加2T3小鼠成骨细胞内碱性磷酸酶活性;体内实验．rhBMP-2冻干粉可于小鼠骨四头肌肌袋中诱导软骨细胞群产生。     

大鼠心脏细胞条件培养基对小鼠ES细胞特性的维持

以C19-2和MESPU-13为供试细胞,用克隆测试、传代培养等方法对17种细胞的条件培养基进行了筛选,结果表明,大鼠心脏细胞的条件培养基（RH-CM）具有显著抑制小鼠ES细胞分化、维持其二倍体核型、促进ES细胞贴壁生长的作用。经RH-CM培养10代和20代的小鼠ES细胞在体内外分化能力上仍保留了原ES细胞的多方向分化潜能和特征;RH-CM也可作为小鼠ES细胞培养基的添加物,用含70%RH-CM的ES细胞培养基和小鼠胚胎原代成纤维细胞饲养层（PMEF）培养ES细胞,可长期有效地维持其未分化状态和二倍体核型。RT-PCR检测到大鼠心脏细胞有LIF mRNA表达。     

利用ES细胞建立可诱导的白血病模型

胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）是从囊胚的内细胞团分离出来的多潜能干细胞,具有多向分化的能力。将外源基因导入ES细胞建立转基因动物,对于研究外源基因的功能和调控具有一定的价值。载有外源性基因的病毒在感染ES细胞后,可通过囊胚注射获得具有胚系遗传的该转基因动物,并且这一外源基因可以稳定遗传和表达。该研究主要是利用携带hPML-RARα基因的慢病毒感染小鼠ES细胞系（R1）,获得携带该基因的ES细胞,感染后的ES细胞核型正常。在此基础上,将感染后的ES细胞经囊胚注射,获得了携带有hPML-RARα基因的3只嵌合小鼠,其中,有1只具有遗传特性。对嵌合体小鼠与C57杂交的后代给予强力霉素（doxycycline）处理,3天以后骨髓细胞hPML-RARα基因开始表达,这证明了在小鼠体内该外源基因表达的可诱导性。以上证实,已经成功利用ES细胞建立了可诱导的白血病转基因小鼠模型。     

特定因子诱导多能干细胞

胚胎干细胞由于具有发育上的全能性,被认为是用于移植治疗的最佳来源。然而,由于人的胚胎干细胞直接运用引发免疫排斥以及触及伦理矛盾,人们一直在研发多能干细胞。2006年,多能干细胞的研究有了重大进展。首先,Yamanaka实验室构建用逆转录载体将候选因子导入成纤维细胞,而后检测多能性标志基因的表达。结果发现,四种因子Oct3/4、Sox2、c-Myc以及Klf4的组合产生了表达多能性标志基因才有的抗药性的克隆,意味着细胞获得了多能性。用这种方法筛选的细胞无论在形态和增殖分化能力方面均类似于干细胞,而且表达干细胞标志基因以及在体内外能向三个胚层的细胞类型分化,这种细胞被命名为诱导性多能干细胞(iPS细胞)。进一步,用更严格的筛选基因nanog得到的iPS能够嵌合到生殖系中。而后,运用改进的方法从人的成体成纤维细胞也可以得到iPS细胞。然而,这种方法得到的嵌合体小鼠存在肿瘤形成现象,可能是由于c-Myc逆转录病毒整合到了基因组。通过替代的方法,去掉c-Myc的iPS也能够获得。为了进一步降低肿瘤形成的几率,近来发展了一种不依赖于病毒的方法,用质粒载体作为介质。iPS进一步的研究热点在于安全性以及从更严格的医学角度提高诱导iPS的效率,其分子机理和相关的技术问题也有待解决和克服。     

绿色荧光蛋白表达载体pXS75－GFP的构建及在嗜热四膜虫中的应用

为获得能够用于构建嗜热四膜虫蛋白定位的载体,该研究将GFP基因与镉（Cd2＋）诱导的四膜虫金属硫蛋白基因（MTTl）启动子序列和终止子序列融合,获得表达载体pXS75-GFP。通过同源重组和抗性筛选,pXS75-GFP载体携带的目的基因整合入四膜虫MTTl位点,在cd2＋诱导下实现GFP融合蛋白的可控表达。将α－tubulin基因ATUl克隆JN－pXS75－GFP中,重组质粒pXS75－GFP－ATUl通过基因枪转化入四膜虫细胞,在巴龙霉素筛选下获得稳定的α-tubulin－GFP过表达细胞株。激光共聚焦显微镜观察α－tubulin．GFP的定位,结果显示,α－tubulin—GFP融合蛋白在四膜虫细胞中表达并分布于皮层上,表明pXS75．GFP载体可用于嗜热四膜虫功能蛋白的定位分析。     

小鼠胚胎干细胞p16^INK4a基因外显子1a打靶研究

在活体水平上,小鼠p16^INK4a基因是否具有抑制肿瘤发生和发展的功能是一个悬而未决的问题。利用筛选基因组文库得到的小鼠p16^INK4a基因组DNA片段,构建了针对小鼠p16^INK4a基因外显子1a的基因打靶载体,其短臂为1.5kbEco81 I/AccⅡ片段,长壁为5.9kb Xba I/Xho I片段。打靶载体经线性化和纯化后通过电穿孔转导小鼠R1 ES细胞,获得37个G418和Gancyclovir双药抗性克隆。用Southern杂交法对双药抗性克隆进行鉴定,获得一个敲除了p16^INK4a基因外显子1a的阳性ES细胞克隆。