基因修饰的间充质干细胞临床研究进展

基因修饰的间充质干细胞(MSC)可有效地提高移植后细胞存活率,使细胞有效聚集于损伤部位。通过不断优化干细胞和载体选择,有效导入特定基因到MSC内,表达特定蛋白,可用于治疗获得性和遗传性疾病。我们就相关进展及问题做简要阐述,以期为基因修饰的MSC临床应用研究提供借鉴。     

聚乙二醇-聚乙烯亚胺纳米微囊介导质粒转染骨髓间质干细胞

骨髓间质干细胞基因修饰及细胞移植是再生医学领域新兴的治疗策略和研究热点. 利用非病毒基因载体聚乙二醇-聚乙烯亚胺共聚物介导质粒转染骨髓间质干细胞, 观察共聚物/质粒纳米微囊在骨髓间质干细胞的吸附、内吞以及表达效率. 结果表明, 聚乙二醇-聚乙烯亚胺纳米微囊能保护质粒免受核酸酶降解, 将质粒包裹为直径100~150 nm的微囊并吸附于骨髓间质干细胞表面, 经由细胞内吞, 转染效率约为11.7%, 比阳离子脂质体介导的转染效率高8.5%, 是用于干细胞转染的良好基因载体.     

基因修饰细胞介导的肿瘤治疗

肿瘤的基因治疗,最终都是通过基因修饰细胞介导完成的,这些基因修饰细胞可分为（1）免疫基因修饰的肿瘤细胞疫苗;（2）自杀基因或抑癌基因修饰的细胞疫苗;（3）基因修饰的树突状细胞（DC）疫苗;（4）基因修饰造血干细胞;（5）基因修饰淋巴细胞;（6）基因修饰血管内皮细胞及其它。它们在肿瘤的基因治疗中各有特点,本主要介绍这些方面的研究进展。     

皮肤外伤愈合中的基因修饰干细胞疗法

皮肤外伤愈合的过程会受到多种因素的影响,导致伤口难以愈合。许多皮肤外伤治疗新技术的研究取得了较大进展,如重组生长因子、生物工程皮肤、干细胞生物学等。基因修饰干细胞疗法是干细胞和基因重组疗法的结合,其中干细胞有治疗和基因传递载体两种作用,已经成为最有吸引力的组织再生策略,该文对此进行了综述。     

嵌合抗原受体基因修饰的T细胞治疗复发或难治性急性白血病的临床疗效及可行性

经过几十年的医学发展,急性白血病的治疗手段有了很大的改善,但是复发率依然维持在一个高的水平;而面对复发这种局面,治疗的方案主要包括二次异基因造血干细胞移植和供者淋巴细胞输注(DLI)这两种治疗方式,主要是调控移植物抗白血病效应,但是治疗效果有限.DLI总的缓解率仅是15%~42%;两年总生存期是15%~20%,而且伴有DLI相关的毒副作用,如移植物抗宿主病.因此,发展新的靶向治疗策略治疗复发或难治性白血病迫在眉睫.嵌合抗原受体基因修饰的T细胞治疗白血病成为一种很有前景的治疗方法,被基因修饰过的T细胞具备识别肿瘤相关抗原的能力,而且可以突破传统治疗的限制.本文通过对当前嵌合抗原受体基因修饰的T细胞治疗的理解,讨论其相关的有效性及毒副作用.     

高剂量pSin慢病毒载体介导的转染对诱导性多能干细胞影响的研究

目的研究慢病毒载体pSin介导的基因修饰后的诱导性多能干细胞(iPS),细胞形态和传代的影响。方法通过包装慢病毒pSin-GFP感染iPS,分为实验组(细胞与病毒滴度比例1:200)和对照组(细胞与病毒滴度比例1:1)感染人iPS,经过嘌呤霉素药物筛选获得单克隆,重复3次实验观察细胞形态学变化记录细胞每代克隆数,采用方差分析及t检验进行统计学分析数据结果,用免疫荧光和werstern检测iPS标志蛋白表达。结果 pSin-GFP病毒感染iPS后挑取24个单克隆细胞株,传十代后实验组(4.67±0.33)明显少于对照组(16.00±0.58)的细胞克隆数(t=17.00,P0.01),实验组细胞状态稳定并正常表达Oct-4、Sox2、SSEA-1、Nanog和Tra-1-60。结论使用1:200的高比例慢病毒载体pSin介导的基因修饰后的iPS可传代次数减少,形态学并未发生变化,其正常表达的干细胞标志性蛋白。     

生长因子基因治疗脊髓损伤的研究现状及其应用前景

基因治疗已成为当前生物医学中发展最快的领域之一,其基础研究和临床试验都展示出了巨大的前景,但是其对于中枢神经系统损伤的研究仍处于实验探索阶段。以脊髓损伤为例,近年来,细胞生长因子逐渐成为脊髓损伤治疗的突破点,而基因治疗脊髓损伤的基本策略是生长因子基因修饰受体细胞后,移植治疗脊髓损伤,利用生长因子基因治疗技术充分发挥生长因子效应促进神经再生。基因载体常用转染率高的病毒,受体细胞以神经干细胞、间充质干细胞为主。介绍了当前国际上基因治疗脊髓损伤的研究情况,阐述生长因子基因治疗对脊髓损伤的研究进展,并对其存在的问题和前景进行了分析和展望。     

Microdystrophin基因重组腺病毒的构建及转染mdx骨髓间充质干细胞的表达

构建含有人microdystrophin基因的重组腺病毒,来感染dystrophin基因敲除小鼠mdx的骨髓间充质干细胞(MSC)进行基因修饰,为同种异体基因修饰的干细胞移植治疗DMD疾病奠定基础。用NotⅠ酶切含microdystrophin基因的pBSK-MICRO质粒,获得microdystrophin基因。片段回收后定向插入腺病毒穿梭质粒pShuttle-CMV,获得重组质粒pShuttle-CMV-MICRO。PmeⅠ线性化重组质粒pShuttle-CMV-MICRO,去磷酸化后回收后与腺病毒骨架质粒pAdeasy-1共电转化BJ5183感受态细胞。同源重组后用选择性培养基筛选阳性克隆,提取质粒,用脂质体介导转染293细胞,通过观察293细胞病变及PCR扩增目的基因等方法鉴定重组的腺病毒。然后将病毒上清转染DMD模型鼠mdx小鼠的骨髓间充质干细胞,通过RT-PCR以及间接免疫荧光检测microdystrophin的转录及蛋白表达。成功构建了含有microdystrophin基因的重组腺病毒,病毒滴度为5·58×1012vp/mL。间接免疫荧光检测可见microdystrophin蛋白在mdx小鼠MSCs中高效表达。该重组腺病毒载体的构建及成功转染到mdxMSCs内表达为下一步用microdystrophin基因修饰的mdxMSCs进行同种异体移植治疗DMD疾病奠定了基础。     

Nature communication:利用AAV精确制导受体分子新机制

<正>近日,来自著名国际期刊nature communication在线发表了德国科学家一项最新研究成果,他们利用腺相关病毒靶向细胞表面受体,对细胞进行特异性基因修饰,并通过体内实验证明,这种方法可以实现对靶向细胞的精确制导,无脱靶效应。这项研究为特异性靶向细胞进行基因修饰提供了一种精确可行的方法。研究人员发现靶向受体的腺相关病毒载体能够在体外和体内对罕见细胞类型进行基因修饰,实现精确制导无脱靶。他们在病毒衣壳上添加     

肝细胞生长因子基因修饰的间充质干细胞治疗肝损伤的研究进展

减轻肝脏损伤、促进肝脏修复和再生始终是肝脏疾病研究中的重点。间充质干细胞(MSCs)是众多具有组织修复和再生能力细胞中的明星细胞,合成的多种细胞因子经旁分泌途径发挥调控细胞生存,调节炎症反应,促进血管再生和减轻纤维化等多种生物学效应,肝细胞生长因子(HGF)便是重点细胞因子之一。基于HGF的信号调控作用,再结合MSCs的干细胞优势,HGF基因修饰间充质干细胞(HGF-MSCs)作为一种干细胞治疗新策略能够发挥“1+1>2”的效果。本文就HGF-MSCs在减轻和修复肝损伤中的研究进展作综述。     

单细胞测序和基因编辑技术在造血干细胞研究中的应用

造血干细胞对血液系统稳态维持发挥着至关重要的作用,它通过自我更新以维持自身不被耗竭,同时通过定向分化,补充各类功能血液细胞。当造血干细胞自我更新和定向分化出现问题,就会产生一系列造血系统疾病,例如髓系白血病、淋系白血病和骨髓增生性疾病等。关于造血干细胞的衰老和疾病变迁的调控机制一直是研究的热点。作为异质性细胞群,造血干细胞命运受到细胞内调控因子、细胞外生长因子、细胞外基质蛋白等多种因素调控,这是一个高度复杂且精确的调控过程。单细胞测序技术的发展,可以在单细胞水平从基因组、转录组、表观遗传组和蛋白质组等方面了解造血干细胞的命运调控网络。利用基因编辑技术可以建立多种基因修饰动物模型,不仅可以用于基因功能研究,也可以用于评价造血干细胞的安全性。此外,基因修饰动物模型结合单细胞测序技术,还能对造血干细胞实现命运示踪和调控分析。单细胞测序和基因编辑等新技术的应用,极大地推动了造血干细胞相关研究的进展。本文将从这些新技术在造血干细胞研究领域中的应用和存在的问题进行阐述,方便大家了解这些技术的优缺点,以便在以后的应用中提供帮助。     

慢病毒载体介导Bdnf基因修饰的骨髓间质干细胞移植治疗脑梗死

为研究经Bdnf基因修饰的骨髓间质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)对脑梗死的协同治疗作用, 构建带有大鼠Bdnf基因之慢病毒载体, 并感染大鼠骨髓间质干细胞(Rat mesenchymal stem cells, rMSCs)。运用线栓法制备大鼠大脑中动脉栓塞模型, 经尾静脉注射移植, 对照组注射0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS)1 mL, Bdnf-rMSCs和Mock-rMSCs组分别注射Bdnf-rMSCs细胞悬液以及未插入目的基因的空病毒载体感染后的rMSCs细胞悬液各1 mL。各组大鼠分别于术后24 h、移植后2周及2月应用modified Neurological Severity Scores (mNSS)评价神经功能状况。结果显示, 与对照组相比, Mock-rMSCs及Bdnf-rMSCs移植组神经功能改善明显, mNSS评分差异有统计学意义(P<0.001), 而且Bdnf-rMSCs移植组明显优于Mock-rMSCs移植组(P<0.001)。移植后2周及2月, 与对照组相比两移植组梗死区脑组织结构恢复较好, 均可见EGFP阳性细胞在梗死区及其周边区聚集并存活, 并有部分细胞出现神经元样改变。Bdnf- rMSCs移植组中移植细胞大量表达BDNF, 两移植组中均有部分植入细胞表达神经细胞表面标志物。研究表明Bdnf基因修饰的rMSCs经静脉移植后可迁移至脑梗死灶周围, 向神经细胞分化并长期存活。移植后的干细胞可与其分泌的BDNF协同促进脑梗死后神经功能恢复, 这为将来基因工程干细胞移植治疗脑梗死提供了实验依据。     

基于造血干细胞为靶细胞的基因治疗

在基因治疗中,造血干细胞因为具有自我更新及分化为各种血细胞系的能力而成为一种很有吸引力的靶细胞。将外源目的基因导入造血干细胞,以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病,特别是血液疾病已取得重要进展,例如:腺苷脱氨酶缺陷病、血友病、地中海贫血症及镰状细胞性贫血症等。而慢病毒以其转染效率高,能够感染非分裂期细胞的特点成为转染造血干细胞的最适合载体,本文就造血干细胞的特性、载体的选择及临床应用和基因治疗的安全性等方面作一综述。     

肌源干细胞可塑性研究进展

目前已证实肌肉中至少存在两种干细胞:肌卫星细胞和肌源干细胞。肌源干细胞被认为是卫星细胞的前体细胞,具有较高的增殖能力、更好的细胞生存能力和更宽的分化能力。肌源干细胞不仅能够分化成血、肌肉、脂肪、骨、软骨、内皮等中胚层细胞,而且也能打破胚层限制分化成外胚层和内胚层细胞。文章对肌源干细胞的分离纯化、鉴定、可塑性及临床应用做一综述。     

大鼠Bdnf基因慢病毒载体的构建及其在骨髓间质干细胞中的表达

骨髓间质干细胞(MSCs)是目前基因工程正在探讨应用的靶细胞,为构建带有脑源性神经营养因子(Bdnf)基因慢病毒载体并使其在大鼠骨髓间质干细胞中表达,采用RT-PCR技术获得大鼠Bdnf基因编码区(CDS)片段,限制性内切酶酶切和基因重组构建慢病毒载体质粒PNL-BDNF-IRES2-EGFP,在脂质体介导下与包装质粒HELPER,包膜质粒VSVG共转染293T细胞包装生产慢病毒。所获慢病毒感染大鼠MSCs(rMSCs)后,PCR和免疫细胞化学法检测在rMSCs中Bdnf基因的插入和表达。结果显示所获的Bdnf基因经测序后与GenBank报道序列完全一致。重组慢病毒载体质粒PNL-BDNF-IRES2-EGFP经鉴定正确。三质粒共转染293T细胞成功,收集、浓缩病毒后测定其滴度为6.7×10~7TU/mL,PCR证实Bdnf基因插入病毒基因组。感染rMSCs后RT-PCR、免疫细胞化学染色及Western检测各组细胞均有BDNF蛋白表达,其中试验组BDNF-rMSCs更大量表达BDNF,与其余2组(Mock-rMSCs、rMSCs)比较差异具有统计学意义。构建带有Bdnf基因慢病毒载体并在大鼠骨髓间质干细胞中成功表达,为今后基因修饰干细胞的移植后长期观察研究奠定了基础。     

应用Surrogate 报告载体提高RISPR/Cas9 对TMEM215基因的打靶效率*

目的:构建Surrogate报告载体,并利用Surrogate报告载体提高CRISPR/Cas9对HEK293T细胞TMEM215基因打靶效率。方法:构建针对人TMEM215的CRISPR/Cas9表达载体及相应Surrogate报告载体,两者共转HEK293T细胞,通过流式分析、T7EI检测、TA克隆测序等明确Surrogate报告载体对不同sgRNA打靶效率的检测及对基因修饰细胞的筛选富集作用。结果:流式分析结果表明,Surrogate报告载体成功检测出不同sgRNA的打靶效率,并筛选出高效率sgRNA;T7EI检测及TA克隆测序显示,外加嘌呤霉素抗性筛选时,Surrogate报告载体可有效富集基因修饰细胞。结论:成功构建Surrogate报告载体,并利用Surrogate报告载体提高CRISPR/Cas9对HEK293T细胞TMEM215基因的打靶效率。     

端粒酶在干细胞研究中的主要进展

端粒酶的表达对于维持干细胞自我更新能力和复制潜能具有重要意义。影响干细胞中端粒酶表达的因素包括生长因子、基因调控及其它物理化学因素。利用人端粒酶催化亚单位 (hTERT)基因修饰干细胞 ,可有效地体外长期扩增并维持某些干 /祖细胞的多向分化潜能特性 ;通过异位表达hTERT使干细胞永生化 ,可为干细胞基础研究及临床应用提供药物筛选模型或细胞模型     

Microdystrophin基因重组腺病毒的构建及转染mdx骨髓间充质干细胞的表达

构建含有人microdystrophin基因的重组腺病毒,来感染dystrophin基因敲除小鼠mdx的骨髓间充质干细胞(ＭＳＣ)进行基因修饰,为同种异体基因修饰的干细胞移植治疗ＤＭＤ疾病奠定基础。用NotⅠ酶切含microdystrophin基因的pBSK-MICRO质粒,获得microdystrophin基因。片段回收后定向插入腺病毒穿梭质粒pShuttle-CMV,获得重组质粒pShuttle-CMV-MICRO。PmeⅠ线性化重组质粒pShuttle-CMV-MICRO,去磷酸化后回收后与腺病毒骨架质粒pAdeasy-1共电转化BJ5183感受态细胞。同源重组后用选择性培养基筛选阳性克隆,提取质粒,用脂质体介导转染293细胞,通过观察293细胞病变及PCR扩增目的基因等方法鉴定重组的腺病毒。然后将病毒上清转染DMD模型鼠mdx小鼠的骨髓间充质干细胞,通过RT-PCR以及间接免疫荧光检测microdystrophin的转录及蛋白表达。成功构建了含有microdystrophin基因的重组腺病毒,病毒滴度为5.58×10¹²vp/mL。间接免疫荧光检测可见microdystrophin蛋白在mdx小鼠MSCs中高效表达。该重组腺病毒载体的构建及成功转染到mdx MSCs内表达为下一步用microdystrophin基因修饰的mdx MSCs进行同种异体移植治疗ＤＭＤ疾病奠定了基础。     

Microdystrophin基因重组腺病毒的构建及转染mdx骨髓间充质干细胞的表达

构建含有人microdystrophin基因的重组腺病毒,来感染dystrophin基因敲除小鼠mdx的骨髓间充质干细胞(ＭＳＣ)进行基因修饰,为同种异体基因修饰的干细胞移植治疗ＤＭＤ疾病奠定基础。用NotⅠ酶切含microdystrophin基因的pBSK-MICRO质粒,获得microdystrophin基因。片段回收后定向插入腺病毒穿梭质粒pShuttle-CMV,获得重组质粒pShuttle-CMV-MICRO。PmeⅠ线性化重组质粒pShuttle-CMV-MICRO,去磷酸化后回收后与腺病毒骨架质粒pAdeasy-1共电转化BJ5183感受态细胞。同源重组后用选择性培养基筛选阳性克隆,提取质粒,用脂质体介导转染293细胞,通过观察293细胞病变及PCR扩增目的基因等方法鉴定重组的腺病毒。然后将病毒上清转染DMD模型鼠mdx小鼠的骨髓间充质干细胞,通过RT-PCR以及间接免疫荧光检测microdystrophin的转录及蛋白表达。成功构建了含有microdystrophin基因的重组腺病毒,病毒滴度为5.58×10¹²vp/mL。间接免疫荧光检测可见microdystrophin蛋白在mdx小鼠MSCs中高效表达。该重组腺病毒载体的构建及成功转染到mdx MSCs内表达为下一步用microdystrophin基因修饰的mdx MSCs进行同种异体移植治疗ＤＭＤ疾病奠定了基础。     

四倍体补偿技术的建立及其应用

常规基因剔除小鼠的获得主要是利用ES细胞的全能性先获得嵌合体小鼠,再利用:ES细胞的生殖系传递能力,通过嵌合体与野生型小鼠的交配获得杂合子小鼠.而四倍体补偿技术则可绕过嵌合体小鼠阶段,直接获得基因修饰杂合子小鼠.利用电融合技术和Piezoelectric microinjecfion显微注射技术建立了四倍体补偿技术,小鼠四倍体胚胎的获得率(电融合率)为(93.01±l.37)%,经体外培养囊胚形成率为(82.49±2.08)%.通过显微注射方法将2种129品系小鼠来源的ES细胞(CJ7和SCR012)注射到四倍体囊胚腔中,获得了完全ES细胞来源的小鼠,ES鼠的获得率分别为2.7%和8.3%.经微卫星DNA检测,成体小鼠的10个被检测组织均为129小鼠来源的.同时,也利用基因修饰的ES细胞进行了研究,获得了2种基因修饰的完全ES细胞来源的杂合子小鼠,部分小鼠具有繁殖能力,经繁育已获得了纯合子,其中凝血因子Ⅷ基因敲除小鼠获得了预期的血友病小鼠表型.上述结果说明四倍体补偿技术可应用于基因修饰小鼠的制备.