体外实时动态监测水动力注射分泌型荧光素酶基因的表达

为了建立体外实时动态监测转导基因的体内表达,本研究选择分泌型的荧光素酶基因Gluc作为报告基因,对其体内外表达特性和检测方法进行了研究。首先构建了Gluc表达质粒pAAV2neo-Gluc。将pAAV2neo-Gluc转染体外培养的Huh7、HepG2细胞后,细胞培养上清和细胞裂解液中分别检测到Gluc的活性,而上清比细胞中的含量高约100倍。表明表达的Gluc以分泌形式为主。用水动力法经小鼠尾静脉注射pAAV2neo-Gluc质粒,活体成像表明Gluc在小鼠体内呈全身分布,而注射了萤火虫荧光素酶质粒pAAV2neo-Fluc的对照小鼠则主要在肝脏显像。将剂量分别为0.1、1、10、50μg每只的pAAV2neo-GlucDNA用水动力法尾静脉注射小鼠,不同时间点连续尾静脉采血测定其中的Gluc酶活性,观察其Gluc体内表达和分泌的动态变化。结果显示,各剂量组的Gluc表达变化规律高度一致:注射后2h即可检测到Gluc表达,10h后达到高峰,之后逐渐下降;Gluc的表达水平与注射质粒DNA的量呈正相关;为了进一步观察Gluc检测的灵敏性,本研究又比较了注射更低的质粒剂量(包括0.001、0.01和0.1μg每...     

高嗜肝性8型重组腺相关病毒体内转导法制备乙型肝炎病毒持续感染小鼠模型

用高嗜肝性的重组8型腺相关病毒(Recombinant adeno-associated virus type8,rAAV8)载体携带1.3拷贝乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)基因组(ayw亚型)体内转导法,建立持续表达HBV抗原的C57BL/6小鼠模型。首先,制备并纯化了携带1.3拷贝HBV基因组(ayw亚型)的重组8型腺相关病毒(rAAV8-1.3HBV);将rAAV8-1.3HBV以剂量2×10e11vg/只注射C57BL/6小鼠(Viralgenome,vg);在不同时间点实施尾静脉采血,采用ELISA方法监测血清中HBsAg和HBeAg的水平及动力学变化;10周后处死小鼠,取血液、肝组织样本,提取基因组DNA,荧光定量PCR检测HBVDNA拷贝数;利用鉴定HBVDNA环化形式的特异性引物进行PCR扩增以检测肝组织中环化的HBVDNA,并检测HBV抗原特异性的免疫组化和肝脏病理变化。结果显示,注射rAAV8-1.3HBV的3只C57BL/6小鼠第1周开始在血液中检测到HBsAg和HBeAg的表达,并持续至第10周均为阳性,其中HBsAg的表达水平经历了一个上升-下降-再上升的过程(注射后第4周时最低,第6周后维持较高水平),而HBeAg表达水平则持续阳性且比较稳定。荧光定量PCR结果显示,3只小鼠10周后血清中HBV DNA的拷贝数分别为4.2×103、3.6×103、2.5×103copies/mL,肝脏中则分别为8.0×106、5.7×106、2.6×106copies/g肝组织。在3只小鼠肝组织中均检测到环化HBV DNA,提示AAV8载体携带的线性HBV DNA成功回复成环化HB VDNA。免疫组化分析显示3只小鼠肝脏中均存在HBsAg和HBcAg表达;体内转染10周后肝脏组织切片的HE染色分析显示未见明显的炎性细胞浸润及组织结构异常。结果表明,本研究利用高嗜肝性重组8型腺相关病毒载体携带1.3拷贝乙型肝炎病毒基因组(ayw亚型)体内转导C57BL/6小鼠,成功地建立了HBV病毒在肝内稳定复制并持续表达HBV抗原的小鼠模型,为进一步研究HBV慢性持续感染的机制与应用于药物以及疫苗评价打下了基础。     

双萤光素酶共表达载体构建及特性研究

利用来源于TaV的自剪切多肽2A的编码序列构建一种分泌型萤光素酶Gluc和非分泌型萤光素酶Fluc共表达的载体,对其体内外表达及活体成像特点进行研究。采用重叠PCR技术获得Gluc-2A-Fluc片段,克隆入表达质粒pAAV2neoCAG中,获得重组质粒pAAV2neoCAG-Gluc-2A-Fluc。将重组质粒瞬时转染BHK-21细胞,24h后在细胞上清液和细胞裂解液中均能检测到Gluc和Fluc的表达,其中Gluc98%以上分布在上清液中,而Fluc98%以上存在于细胞中,随时间延长Gluc活性在上清液中逐步增加,而细胞内Fluc活性则保持相对平稳。用水动力法经小鼠尾静脉注射pAAV2neoCAG-Gluc-2A-Fluc质粒DNA,通过尾静脉微量采血(2.5μl/次)即可实时地监测体内Gluc的表达情况。活体成像结果显示,注射Gluc的底物腔肠素时小鼠明显表现为全身显像,显像在10min内迅速衰减;而注射Fluc的底物D-Luciferin时显像主要集中在肝脏,显像在30min内都比较稳定。本研究设计和构建的pAAV2neoCAG-Gluc-2A-Fluc质粒实现了分泌型和非分泌型萤光素酶的共表达,既可以在不裂解细胞或处死动物的情况下直接在细胞培养上清或血液中动态检测Gluc的活性,又可以利用活体成像技术准确定位Fluc表达部位,比单一的萤光素酶报告载体在细胞标记和体内示踪研究方面更具优越性。     

一种利用分泌型荧光素酶基因表达变化监测活细胞中miRNA活性的新方法

建立了一种以分泌型的荧光素酶Gluc为报告基因的miRNA传感器质粒(命名为Gsensor)监测活细胞中miRNA(microRNA)活性的方法。首先构建了pAAV2neo-Gluc-MCS-polyA质粒作为Gsensor的空载体,同时其中的MCS位点可供插入miRNA的靶序列。以miR142-3p为检测对象,将1个和3个拷贝的与miR142-3p完全互补靶序列分别插入pAAV2neo-Gluc-MCS-polyA中,构建成miR142-3p Gsensor和miR142-3p Gsensor-3。将它们分别转染至U937细胞中,检测培养上清中Gluc的表达水平。结果显示二者均可有效反映U937细胞中miR142-3p的抑制活性(分别与Gsensor空载体相比),提示Gsensor中采用一个拷贝的miRNA靶序列即可满足检测要求。并且miR142-3p Gsensor也能有效地反映出Anti-miR142对miR142-3p活性的抑制作用。随后,分析了时间、转染剂量对Gsensor检测结果的影响。结果表明,在U937细胞中miR142-3p Gsensor表现的miR142-3p活性在48h后趋于稳定;Gsensor转染剂量在0.001~0.05pg/cell范围内不影响其功能。最后,利用miR142-3p Gsensor检测了HEK293、U937、K562、SP2/0和P815细胞内miR142-3p活性,结果发现miR142-3p活性在U937、K562、SP2/0和P815细胞中均较高,而在HEK293中几乎没有活性。用QRT-PCR方法检测miR142-3p的相对拷贝数。结果表明,在HEK293、U937和K562细胞中,miR142-3p活性与其相对拷贝数呈正相关。本研究表明Gsensor可作为一种有效的miRNA活性检测工具,为体外实时动态监测miRNA活性提供了一种新方法。     

建立分泌型荧光素酶基因标记的原位肝癌模型及用于干扰素β基因治疗评价

旨在建立一种分泌型荧光素酶基因标记的小鼠原位移植型肝癌模型并观察其对干扰素β基因治疗的反应。首先建立稳定表达分泌型荧光素酶Gluc(Gaussia princeps luciferase)的小鼠肝癌细胞Hepa 1-6/Gluc;将该细胞通过脾注射至C57BL/6小鼠肝脏建立原位移植型肝癌模型,通过检测外周血Gluc活性监测小鼠体内肿瘤生长情况;用此模型观察水动力注射干扰素β质粒DNA的抗肿瘤效果。结果表明,通过脾注射Gluc基因标记的Hepa 1-6细胞可以建立小鼠原位移植型肝癌模型;外周血Gluc活性可以有效反映体内接种肿瘤细胞的数量和肿瘤的生长情况;通过监测外周血Gluc活性可灵敏反映干扰素β基因治疗对肿瘤生长的抑制作用。本研究表明,利用Gluc为报告基因建立的小鼠原位移植型肝癌模型可以体外实时监测肿瘤的生长情况,并能灵敏可靠地用于抗肿瘤治疗效果的评价。     

2型重组腺相关病毒体外转导培养细胞的研究

为揭示2型重组腺相关病毒感染哺乳动物细胞的一些转导特征,构建并制备了一种携带萤火虫荧光素酶基因的重组2型腺相关病毒rAAV2-Luc,研究了该重组病毒体外转导哺乳动物细胞的量效关系;肝素对转导的拮抗作用;rAAV2的竞争抑制作用;丁酸钠对表达水平的增强作用.结果显示,在一定范围内,随着rAAV2-Luc感染细胞的感染复数(MOI即每个细胞感染的病毒基因组数)值增高,荧光素酶的表达水平也增高;但更高的MOI(＞107)反而使荧光素酶的表达水平下降.肝素可特异性阻断rAAV2介导的荧光素酶表达.携带不同基因的2种rAAV2病毒相互具有明显的竞争抑制作用.丁酸钠可显著增强rAAV2介导的荧光素酶表达水平.本研究对rAAV2载体介导的基因转移研究具有一定的指导意义.     

比较不同血清型AAV携带HBV基因组建立乙肝小鼠模型效果

近年来,用8型腺相关病毒携带1.3拷贝HBV(Hepatitis B virus)基因组建立的HBV持续感染小鼠模型受到越来越多的关注。本研究比较了除AAV8之外的其他4种血清型重组腺相关病毒(Recombinant adeno-associated virus,rAAV)建立乙肝小鼠模型效果。首先,将携带1.3拷贝ayw亚型HBV基因组的1型、2型、5型、8型、9型腺相关病毒分别以1×10~(11) vg/只(Viral genome,vg)的剂量尾静脉注射C57BL/6J小鼠;利用ELISA方法监测小鼠血清中HBeAg和HBsAg表达水平;用定量PCR方法检测小鼠血清和肝脏中HBV DNA拷贝数;用免疫组化方法检测小鼠肝脏中HBc Ag的表达;用HE染色检测小鼠肝脏病理变化。结果显示,在持续8周中,5组小鼠血清中都检测到HBeAg和HBsAg的表达,血清和肝脏中均检测到HBV DNA的存在。HBeAg、HBsAg、HBV DNA表达水平高低依次为AAV8AAV9AAV1AAV5AAV2。5组小鼠用免疫组化方法都检测到肝脏中HBcAg表达,HE染色病理检测均观察到不同程度的肝损伤。本研究扩大了能用于建立乙肝小鼠持续感染模型可选择的AAV载体种类,发现虽然AAV1、2、5、9的建模效果不如AAV8,但它们都可以介导建立持续感染的乙肝小鼠模型,建模效果依次为AAV8AAV9AAV1AAV5AAV2。其中AAV9介导的建模效果与AAV8载体最为接近,可以替代AAV8载体用于有效地建立HBV持续感染的小鼠模型。     

CMV与T7启动子对仙台病毒微小基因组拯救效率的比较

构建一种以分泌型荧光素酶基因(Gluc)作为报告基因的仙台病毒BB1株微小基因组质粒,比较了CMV启动子与T7启动子对仙台病毒微小基因组的拯救效率。首先设计并合成锤头状核酶序列,仙台病毒trailer、L基因非编码区、N基因非编码区和leader序列以及丁型肝炎病毒核酶序列,插入含有CMV和T7双启动子的质粒pVAX1中,获得仙台微小基因组的通用型载体pVAX-miniSeV。将Gluc基因插入pVAX-miniSeV中,分别获得正向插入的仙台病毒微小基因组载体pVAX-miniSeV-Gluc(+)和反向插入的pVAX-miniSeV-Gluc(-)。用pVAX-miniSeV-Gluc(+)转染BHK21细胞能在上清中检测到高水平的Gluc活性,表明其中的CMV启动子具有正常转录功能。将pVAX-miniSeVGluc(-)和仙台病毒N、P、L蛋白表达质粒共转染BSR T7/5细胞(稳定表达T7RNA聚合酶的BHK-21细胞)检测到Gluc的高效表达,表明pVAX-miniSeV-Gluc(-)能够被有效拯救;但在BHK-21细胞中却未检测到Gluc的有效表达,提示该载体中的CMV启动子对仙台病毒微小基因组的拯救效率可能没有明显作用。为了进一步了解CMV与T7启动子各自对于仙台病毒微小基因组拯救的作用,本研究又构建了单独含有CMV或T7启动子的仙台病毒微小基因组载体pCMV-miniSeV-Gluc(-)和pT7-miniSeV-Gluc(-)。将这两种载体和仙台病毒N、P、L蛋白表达质粒分别共转染BSR T7/5细胞,结果pT7-miniSeV-Gluc(-)共转染组检测到了Gluc的高效表达,而pCMV-miniSeV-Gluc(-)共转染组未检测到,证实了通用型载体pVAX-miniSeV中仅T7启动子对仙台病毒微小基因组的拯救起了关键作用,而CMV启动子作用不明显。本研究成功构建了一种通用型双启动子仙台病毒微小基因组载体pVAX-miniSeV,并证明了T7启动子系统对仙台病毒微小基因组拯救的关键作用。本研究为下一步构建仙台病毒全基因感染性克隆打下了基础。     

腺病毒载体介导的重组蛋白sTNFRII-gAD快速表达和制备

利用腺病毒载体高效感染哺乳动物细胞及表达外源基因的特性,建立一种快速高效表达及制备重组蛋白的方法,并用该方法获得sTNFRII-gAD (可溶性肿瘤坏死因子受体II-脂联素球部融合蛋白) 蛋白纯品。首先用携带EGFP基因的腺病毒载体rAd5-EGFP以不同的腺病毒用量 (MOI) (0~1 000) 感染BHK21c022细胞,观察比较其转导效率和细胞毒性。用AdMax腺病毒载体系统制备携带融合基因sTNFRII-gAD的重组复制缺陷型5型腺病毒rAd5-sTNFRII-gAD。用rAd5-sTNFRII-gAD以不同的MOI (0~1 000) 感染BHK21c022细胞,收取上清进行Western blotting分析,比较上清中sTNFRII-gAD蛋白的表达量。在此基础上,用rAd5-sTNFRII-gAD以MOI 100感染大量培养的BHK21c022细胞,在无血清培养条件下反复多次收取培养上清,经过硫酸铵浓缩、分子筛柱层析、透析等步骤浓缩和纯化sTNFRII-gAD融合蛋白,并体外测定该融合蛋白拮抗TNFa的活性。结果获得了携带sTNFRII-gAD融合基因的重组腺病毒rAd5-sTNFRII-gAD;用rAd5-EGFP感染BHK21c022细胞结果表明,随着腺病毒用量的增高,表达EGFP蛋白的BHK21c022细胞数量和亮度明显增加;MOI在0~100之间被感染的BHK21c022细胞未表现出明显的细胞毒性,MOI为1 000时可观察到细胞变圆和少量死亡现象。Western blotting分析结果表明,随着腺病毒用量的增高,培养上清中sTNFRII-gAD融合蛋白表达量明显增加,以MOI为1 000时最高。在此基础上,我们用MOI为100的rAd5-sTNFRII-gAD感染5个转瓶培养的BHK21c022细胞以制备sTNFRII-gAD融合蛋白。每个转瓶加无血清培养液100 mL,每48 h收获上清1次并换液,反复6次收取培养上清共约3 L,经过纯化获得了约11 mg的sTNFRII-gAD融合蛋白。体外活性测定实验表明,获得的sTNFRII-gAD融合蛋白能有效拮抗TNFα对L929细胞的杀伤作用。腺病毒载体/BHK21细胞表达系统是一个简便、高效、通用的表达系统,利用该系统成功制备了有生物学活性的sTNFRII-gAD融合蛋白。该表达系统的特点是生产规模易于放大,适应无血清培养,可以反复多次收获目标蛋白。     

一种高效的重组腺伴随病毒载体生产系统

重组腺伴随病毒(recombinant adeno-associated virus, rAAV)载体是目前较理想的基因治疗载体之一,但难以大规模制备一直是影响其广泛应用的主要因素.曾组建了一种表达2型腺伴随病毒(adeno-associated virus type 2,AAV-2) Rep和Cap的重组1型单纯疱疹病毒HSV1-rc/DUL2,现在此基础上,证实了该重组病毒支持rAAV的复制与包装,包装出的rAAV具有感染性;构建了携带新霉素抗性基因、适合多种外源基因插入的通用型rAAV载体质粒pSNAV-2及表达绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)的rAAV载体质粒pSNAV-2-GFP,建立了稳定携带GFP基因表达盒的rAAV载体细胞株;确定了HSV1-rc/DUL2感染载体细胞株时的最佳感染复数(multiplicity of infection, MOI)为0.1;采用“一种病毒感染一个载体细胞株”的策略,用“感染”的方式代替传统的“转染”方式,使每个细胞产生的rAAV比传统方式提高了2个数量级以上,并实现了rAAV的规模化制备,为rAAV用于基因治疗的临床试验打下了基础.