两种阳离子纳米基因载体及植物基因介导效果的研究

以阳离子聚乙烯亚胺(polyethylenimine, PEI)和壳聚糖(chitosan, CS)作为两种植物基因载体,分别制备了载基因PEI纳米粒(PEI/DNA)和壳聚糖-DNA纳米粒(CS/DNA),并对其形态、粒度分布、包封率、DNA结合的稳定性及纳米颗粒对DNA的保护等方面进行表征.并以GFP基因为报告基因进行植物细胞转染,比较两者转化效率.结果表明PEI/DNA纳米粒稳定性,对DNA的保护以及转染效率等方面均优于壳聚糖-DNA纳米粒.     

壳聚糖作为基因药物载体的研究进展

以壳聚糖及其衍生物作为基因的载体的转染效率受到许多因素的影响, 如复合物粒子大小、壳聚糖/DNA的比值、壳聚糖的分子量、脱乙酰度、转染过程中血清的浓度、介质的pH值等。对壳聚糖进行一定程度的修饰, 可以改变壳聚糖的转染效率。介绍了壳聚糖作为基因转移载体的转染条件, 转染效率和转染机制的研究情况及研究进展。     

载基因壳聚糖纳米粒的制备及免疫增强作用的初步研究

摘 要 目的: 制备壳聚糖载基因纳米粒,并对其体外转染效率及其在小鼠体内的免疫增强效果进行初步研究。方法: 以本课题组构建的口蹄疫DNA疫苗为模型药物,采用复凝聚法制备纳米粒;用透射电镜观察形态;用纳米粒度分析仪测定粒径、多分散度和zeta电位;凝胶阻滞分析测定基因在纳米粒中的位置;用体外基因转染实验评价纳米粒的转染活性。用载基因壳聚糖纳米粒免疫雌性Balb/c小鼠,检测免疫小鼠的细胞免疫和体液免疫水平。结果: 所制备的载基因纳米粒形态规则、大多成球形,平均粒径约为150nm,多分散度＜0.26,zeta电位约为21mV;凝胶分析结果表明质粒DNA与壳聚糖分子间可以通过电性结合作用而完全结合,基因几乎全部被包裹在纳米粒内部;体外基因转染实验表明壳聚糖作为一种新型的非病毒基因递送载体能够高效传递DNA进入BHK-21细胞,基因能够在该细胞中高效表达;小鼠免疫实验表明纳米粒不仅能诱导机体产生较高的细胞免疫水平,而且体液免疫水平也显著提高。结论: 壳聚糖纳米粒能将基因递送到细胞内并且能够表达,小鼠免疫实验显示其具有良好的免疫增强效果。     

表面电荷对阳离子基因载体的影响

阳离子基因载体表面带有大量正电荷,由于许多DNA和细胞膜表面带负电荷,因此阳离子基因载体表面电荷有利于提高结合DNA的效率,纳米粒子与细胞膜的吸附也受粒子表面电荷的影响。同时,其表面电荷也是产生细胞毒性的主要原因之一,因此揭示细胞毒性及其作用机制有利于开发出更安全高效的基因递送载体。本文综述了阳离子基因载体表面电荷对DNA结合能力、细胞摄入、转染效率以及细胞毒性及其作用机制的影响。     

可磷酸化短肽偶联壳聚糖促进CS/DNA转染效率

合成基序为LLLRRRDNEY*FY*VRRLL的短肽(pSP),其中含有两个可被JaK2蛋白激酶磷酸化的酪氨酸残基.将此短肽与壳聚糖(CS)相偶联,体外磷酸化及DNA释放实验检测哺乳动物细胞裂解液对短肽的磷酸化及pSP-CS/DNA复合物中DNA释放的影响.放射性标记DNA转移实验验证pSP-CS/DNA复合物的入胞能力后,将荷荧光素酶或GFP报告基因的质粒与pSP-CS制成pSP-CS/DNA复合物,转染体外培养的C2C12小鼠成肌细胞,观察GFP的分布及细胞裂解液中的荧光素酶活性以表征转染效率.继而进行多种细胞系的转染,衡量pSP偶联的壳聚糖对不同种属细胞的转染效率.结果表明,哺乳动物细胞裂解液可有效地使短肽发生磷酸化,并藉此促进DNA与壳聚糖载体的解离.以pSP修饰的壳聚糖进行转染时,细胞裂解液的荧光素酶活性可达普通壳聚糖转染的两倍,细胞中GFP的含量也明显增加.据此推论,短肽被磷酸化后产生电荷属性的改变,促进DNA与壳聚糖载体的解离从而显著提高壳聚糖的转染效率.     

阳离子脂质体介导基因转染肿瘤细胞

使用基因转运载体运载肿瘤细胞进行转染是基因治疗的关键环节之一。Lipo-fectamine2000和DOTAP作为商品转染试剂,具有较高的转染效率。为了进一步发掘其作为基因转运载体的应用潜力,该文研究了Lipofectamine2000和DOTAP的粒径、Zeta电位及形态,并分别与绿色荧光蛋白基因（pGFP—N2）、荧光素酶基因（pGL3）结合,形成脂质体／DNA复合物,通过载入人喉癌细胞（Hep-2）和人肺癌细胞（NCI—H460）,考察了其转染效率和细胞毒性。结果表明,脂质体Lipofectamine2000与DOTAP都能有效压缩DNA,形成复合物。Lipofectamine2000与DOTAP井目比,转染效率高,与DNA最佳转染比例范围为2：1～4：1。毒性实验显示,在N／P大于3／l时,Lipofectamine2000与DOTAP对癌细胞具有一定的细胞毒性。细胞种类对脂质体的转染效率有很大影响,Lipo—fectamine2000对Hep－2细胞的转染效率比NcI—H460高。     

一种可降解的阳离子聚合物基因转染试剂

目的：合成一种高效、低毒的新型阳离子聚合物载体。方法：以低分子量的聚乙烯亚胺（PEI）为阳离子聚合物的基本单位,以可水解的2,4-戊二醇二丙烯酸盐（PODOA）为交联剂,合成高分子聚合物。用DNA凝胶迟滞实验验证聚合物与DNA的亲和力,以绿色荧光蛋白基因和萤光素酶检测其基因转染效率,用聚合物凝胶电泳实验鉴定其降解性,以MTT法检测其细胞毒性。结果：聚合物具有高的DNA结合亲和力、高基因转染效率,基因转染后的萤光素酶活性高达3×10^9RLU／mg,其基因转染效率相当于甚至优于目前市售的转染试剂,而细胞毒性明显低于其他试剂。该聚合物在中性环境下可降解,而在酸性条件下非常稳定。结论：合成的聚合物具有高转染效率和低细胞毒性,可能在转染和基因治疗研究中起重要作用。     

壳聚糖作为基因治疗载体的研究

本文从壳聚糖－DNA复合物／微球的形成方法和机理,稳定性,转染细胞效率等方面综述了壳聚糖在基因治疗领域目前的研究现状。     

磁性纳米颗粒作为基因转染载体的研究

通过扫描电子显微镜和Zeta电位仪对磁性纳米颗粒的形貌、粒径、表面电位等进行了表征。利用凝胶电泳阻滞试验分析磁性纳米颗粒与DNA的结合情况,研究磁性纳米颗粒对DNA的保护效果,运用MTT和流式细胞术分析磁性纳米颗粒对细胞的毒性。以绿色荧光蛋白基因为报告基因进行293T细胞的转染,研究磁性纳米颗粒与质粒DNA不同比例条件下对293T细胞的转染效率,并与脂质体(Lipofectamine2000)介导的转染进行比较分析。结果表明,磁性纳米颗粒与DNA可以稳定结合,可以保护DNA免受酶的消化作用,当磁性纳米颗粒与DNA比为1 1时,转染效率最高,优于脂质体(Lipotamine2000)介导的转染,且对细胞的毒害作用小于Lipotamine2000。     

磁性纳米颗粒作为载体在基因转染中的研究进展

磁性纳米颗粒具有很强的结合、浓缩与保护DNA的作用,具有超顺磁性、较高的安全性和低的免疫原性,可以结合大片段DNA,在外加磁场的作用下可实现安全、高效的基因靶向性运输,提高外源基因的转染效率。由于磁性纳米颗粒的独特性质,使得其作为非病毒载体在基因治疗中的应用进展迅速。我们简要介绍磁性纳米材料的特点、种类及结构,磁性纳米基因载体的特点,以及磁性纳米颗粒作为载体在基因转染中的应用情况。     

聚乙烯亚胺转基因影响因素的测定及其优化

聚乙烯亚胺 (PEI)为阳离子多聚物 ,可浓缩DNA形成纳米级颗粒 ,作为基因释放载体转染真核细胞 .选用Mr2 5 0 0 0 ,分枝状的聚乙烯亚胺转染质粒 ,比较多种转基因效率的影响因素 .通过MTT法测定PEI对COS 7细胞的细胞毒性 .利用电泳阻滞实验测定PEI与DNA形成复合物时所需的比例 .通过PEI转染增强型绿色荧光蛋白的pEGFP质粒、编码β 半乳糖苷酶的pSVβ质粒 ,探索氯喹、白蛋白、血清、盐离子浓度、质粒剂量、细胞数量等对聚乙烯亚胺转基因效率的影响 .实验发现 ,PEI对细胞的毒性作用与剂量相关 .PEI DNA的N P比在 3 0以上方可完全结合DNA .溶酶体抑制剂氯喹可增加转染效率 .培养液中的白蛋白、血清会降低转染效率 .生理盐溶液作为配制PEI DNA复合物的溶媒 ,转染效率高于 5 %葡萄糖作为溶媒 .随着转染质粒剂量的增加 ,转染效率呈剂量依赖正效应 .聚乙烯亚胺是有效的体外真核细胞转染剂 ,可用于合成更复杂的基因释放载体 .     

阳离子脂质体转染人类骨骼肌原代细胞的初步研究

探讨不同脂质体介导基因转染人类骨骼肌原代细胞的转染效率和基因的表达.将含有β-半乳糖苷酶LacZ结构基因的质粒,用三种不同的阳离子脂质体导入人类骨骼肌原代细胞中,通过X-Gal染色观察不同的转染效率.结果发现,Fugene 6转染效率最高,蓝染细胞达10%,其脂质体与DNA的最佳比例为3∶ 2.Fugene 6可有效地将外源基因导入骨骼肌原代细胞,而且外源基因可以长效高效地表达,有望用来作为基因治疗的载体.     

钠米颗粒介导质粒DNA转染体外真核细胞

DNA传递是基因表达与功能研究及其医学应用的重要技术,安全高效的DNA传递一直是研究者期待的目标。利用一种新的阳离子多聚物脱乙酰甲壳胺16介导重组质粒pcDNA3vp1转染COS7细胞,RTPCR可检测到目的基因vp1在mRNA水平的表达,实时定量PCR结果表明其转染效率介于脂质体与磷酸钙法之间,同时还对转染条件进行了探讨。DNA结合分析发现脱乙酰甲壳胺16能够与DNA形成核酸纳米颗粒,提高DNA稳定性,促进真核细胞转染效率的提高。这些结果表明脱乙酰甲壳胺16确能做为一种新型的非病毒纳米DNA传递载体,并将可能在基因表达与功能研究及基因治疗等领域发挥重要作用 。     

非病毒载体聚乙烯亚胺介导DNA转染的研究

目的 研究新型非病毒类载体聚乙烯亚胺（PEI）的最适转染条件.方法 分析各种因素对25ku线性PEI转染效率的影响,优化实验条件.结果 PEI与DNA的质量比≥2能保证DNA与PEI完全结合,最佳混合时间为10 min,但血清的存在将降低其结合效率.在一定范围内提高PEI与DNA的质量比有利于提高转染效率.293T细胞最适转染密度为培养面积的80%.结论 确定了PEI转染细胞的最优条件.     

低分子量聚乙亚胺介导的基因转染系统及动物皮肤组织基因转染试验

将带有绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的真核表达质粒与阳离子聚合物聚乙亚胺(PEI)结合,用肝癌细胞株CM7221实验,研究其转染效率及可能引起的细胞毒性;进一步用此PEI/DNA复合物转染小鼠皮肤组织,通过报告基因检测,研究转染基因的表达位置及持续表达时间。结果发现,低分子量PEI介导的细胞转染效率最高可达55%,转染效率与PEI结构无关,但是随着分子量的增加,转染活性略有下降。同时,随着分子量的增加,PEI对细胞的毒性也相应的加大;动物皮肤转染实验显示,转染24h后,GFP基因在皮肤组织的毛囊、汗腺、皮脂腺等处高效表达,表达可持续7天。表明低分子量PEI是低毒性、高转染效率的有用非病毒转染载体,能够在动物皮肤组织中进行基因转移,这对皮肤疾病的基因治疗具有潜在的应用价值。     

低分子量聚乙亚胺介导的基因转染系统及动物皮肤组织基因转染试验

将带有绿色荧光蛋白(GFP)报告基因的真核表达质粒与阳离子聚合物聚乙亚胺(PEI)结合,用肝癌细胞株CM7221实验,研究其转染效率及可能引起的细胞毒性;进一步用此PEI／DNA复合物转染小鼠皮肤组织,通过报告基因检测,研究转染基因的表达位置及持续表达时间。结果发现,低分子量PEI介导的细胞转染效率最高可达550%,转染效率与PEI结构无关,但是随着分子量的增加,转染活性略有下降。同时,随着分子量的增加,PEI对细胞的毒性也相应的加大;动物皮肤转染实验显示,转染24h后,GFP基因在皮肤组织的毛囊、汗腺、皮脂腺等处高效表达,表达可持续7天。表明低分子量PEI是低毒性、高转染效率的有用非病毒转染载体,能够在动物皮肤组织中进行基因转移,这对皮肤疾病的基因治疗具有潜在的应用价值。     

硅纳米颗粒作为基因转染载体的研究

通过不同浓度的NaCl、NaI修饰硅纳米颗粒,用琼脂糖凝胶电泳分析硅纳米颗粒与DNA结合力及对DNA的保护作用,同时用绿色荧光蛋白基因作报告基因,以硅纳米颗粒作为基因转染的载体,转染HT1080细胞。经电镜观察证实硅纳米颗粒进入细胞内;硅纳米颗粒与DNA结合后,能对DNA起保护作用;并且硅颗粒作为基因转染的载体,将绿色荧光蛋白基因导入HT1080细胞,用荧光显微镜观察到发绿色荧光的细胞。结果表明,硅纳米颗粒可作为基因转染的载体。     

壳聚糖携载质粒纳米微球体外转染兔关节软骨细胞的实验研究

目的:研究携载质粒的不同分子量的壳聚糖纳米微球的包裹率和保护DNA的能力,镜下观察其大小和形态,观察其对原代兔关节软骨细胞的转染效率。方法:利用酶消化法消化3周龄新西兰大白兔的关节软骨,贴壁培养原代兔关节软骨细胞。购买相对分子量在5K和800K之间的八种壳聚糖,利用表达增强型绿色荧光蛋白的质粒(pEGFP)作报告基因,通过复合凝聚法制备壳聚糖-质粒纳米微球。琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度计分析不同N/P比值对不同分子量壳聚糖和质粒的结合能力及包封率的影响;纳米粒度仪、透射电子显微镜和环境扫描电子显微镜考察纳米微球的粒径分布和形态;荧光显微镜观察壳聚糖纳米微球介导pEGFP在体外培养的兔关节软骨细胞中的表达情况;流失细胞仪计算具体转染效率。结果:①N/P值为4及4以上时,各分子量的壳聚糖可完全包裹质粒成球;N/P值为2时,分子量为5K、50K、85K仅部分包裹质粒,其余可完全包裹;N/P值为1时,各壳聚糖均与质粒部分包裹;N/P值为0.25时,各壳聚糖均与质粒完全分离。②纳米粒度仪分析得出:N/P值为4时,各分子量的壳聚糖纳米微球的平均粒径均在1微米以下,③透射电子显微镜和扫描电子显微镜均可观察到球形或不规则形的大小不同的微球。荧光显微镜可大致观察到绿色荧光蛋白在软骨细胞内表达的表达情况。④流式细胞仪得出具体转染效率,分子量为170K、250K和800K的壳聚糖纳米微球的转染效率均高于5K、50K和85K的壳聚糖纳米微球,其中800K的壳聚糖纳米微球与脂质体相当(差异有统计学意义,P<0.05)。结论:与脂质体相比,N/P比值为4时,相对分子量为800k的壳聚糖纳米微球可高效转染原代培养的兔软骨细胞,可以作为今后进一步体外、体内实验的首选转染载体。     

新型聚乙烯亚胺衍生物体内转染活性的研究

目的:研究新型聚乙烯亚胺衍生物作为基因载体在小鼠体内的转染活性情况。方法:采用荧光素酶质粒DNA作为报告基因,与基因载体复合,对小鼠尾静脉注射,考察组织分布情况;以及对小鼠肌肉注射,应用活体成像技术考察其转染活性。结果:静脉注射后,小鼠肺组织中基因表达量最高;肌肉注射后,可以观察到活性转染结果,表达量高于对照PE(?)25KDa。结论:新型聚乙烯亚胺衍生物在体内可成功输送质粒DNA,但转染效率偏低。     

壳聚糖携载质粒纳米微球体外转染兔关节软骨细胞的实验研究

目的：研究携载质粒的不同分子量的壳聚糖纳米微球的包裹率和保护DNA的能力,镜下观察其大小和形态,观察其对原代兔关节软骨细胞的转染效率。方法：利用酶消化法消化3周龄新西兰大白兔的关节软骨,贴壁培养原代兔关节软骨细胞。购买相对分子量在5K和800K之间的八种壳聚糖,利用表达增强型绿色荧光蛋白的质粒（pEGFP）作报告基因,通过复合凝聚法制备壳聚糖-质粒纳米微球。琼脂糖凝胶电泳、紫外分光光度计分析不同N/P比值对不同分子量壳聚糖和质粒的结合能力及包封率的影响;纳米粒度仪、透射电子显微镜和环境扫描电子显微镜考察纳米微球的粒径分布和形态;荧光显微镜观察壳聚糖纳米微球介导pEGFP在体外培养的兔关节软骨细胞中的表达情况;流失细胞仪计算具体转染效率。结果：①N/P值为4及4以上时,各分子量的壳聚糖可完全包裹质粒成球;N/P值为2时,分子量为5K、50K、85K仅部分包裹质粒,其余可完全包裹;N/P值为1时,各壳聚糖均与质粒部分包裹;N/P值为0.25时,各壳聚糖均与质粒完全分离。②纳米粒度仪分析得出：N/P值为4时,各分子量的壳聚糖纳米微球的平均粒径均在1微米以下,③透射电子显微镜和扫描电子显微镜均可观察到球形或不规则形的大小不同的微球。荧光显微镜可大致观察到绿色荧光蛋白在软骨细胞内表达的表达情况。④流式细胞仪得出具体转染效率,分子量为170K、250K和800K的壳聚糖纳米微球的转染效率均高于5K、50K和85K的壳聚糖纳米微球,其中800K的壳聚糖纳米微球与脂质体相当（差异有统计学意义,P〈0.05）。结论：与脂质体相比,N/P比值为4时,相对分子量为800k的壳聚糖纳米微球可高效转染原代培养的兔软骨细胞,可以作为今后进一步体外、体内实验的首选转染载体。