转基因技术在动物遗传改良上的应用进展

简要介绍了几种比较常用的转基因方法.包括显微注射法、脂质体介导法、电转染法、胚胎干细胞法、病毒载体法、精子载体法、卵巢直接注射法.传统的转基因方法与基因打靶、体细胞核移植、RNA干扰以及线粒体转移技术相结合,在基因功能研究和疾病治疗中发挥越来越重要的作用.特别是近年来在植物上出现的外源基因清除技术,为我们在动物上彻底去除外源基因的影响提供了新思路.     

羊水标本性状对人源羊水干细胞原代分离培养的影响

目的 探讨羊水标本性状对羊水干细胞原代分离培养的影响。方法 取人羊水标本进行原代培养,分离羊水干细胞,观测原代细胞的贴壁数量及贴壁时间,探讨怀孕时间、羊水中血液污染程度、羊水体积及离心后团块大小等因素对原代分离培养的影响。结果 试验结果表明,不同怀孕期羊水细胞的贴壁时间有明显差异（p<0.05）,孕晚期贴壁时间较长;羊水中血液污染程度越重,贴壁时间越长;羊水体积对原代细胞的贴壁数量、细胞贴壁时间有明显影响;离心后团块大小与原代细胞的贴壁数量、细胞贴壁时间没有明显关系。结论 羊水干细胞原代培养时,怀孕时间、血液污染程度、羊水体积等因素在一定程度上影响原代细胞的贴壁数量及细胞贴壁时间。     

猪转录因子Nanog高效表达、多克隆抗体制备及其应用

多能转录因子Nanog可维持干细胞的自我更新和多向分化潜能.为深入研究猪(Sus scrofa)Nanog在多能性调控网络的作用,本研究制备了鼠抗猪源Nanog多克隆抗体.首先,从猪肾脏中克隆Nanog基因CDS,再将CDS连接到pET32a质粒上,构建重组表达载体pET32a-Nanog.将重组载体转化大肠杆菌(Escherichia coli) Rosetta (DE3),经异丙基-β-d-硫代半乳糖苷(isopropyl-β-d-thiogalactoside,IPTG)诱导表达,优化最佳诱导时间、温度和IPTG浓度等表达条件,获得分子量为57 kD的Nanog重组蛋白.将纯化的Nanog蛋白,免疫C57BL/6小鼠(Mus musculus),6周后获得阳性抗血清,通过Western blot和免疫荧光检测其抗体效价及其特异性.结果显示,在28℃、8 mmol/L IPTG、诱导2.5 h的条件下,可获得高效Nanog重组表达;制备的鼠抗猪Nanog多克隆抗体能特异性识别猪诱导多能干细胞表达的Nanog蛋白.研究结果为猪多能性干细胞的研究提供了有力工具.     

猪多能干细胞建系的培养条件及其分子调控网络研究

多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)作为一类重要的细胞资源,成为目前国内外的研究热点,获得这类细胞在当今医学研究和生物技术的发展及应用中具有重要的意义。猪(Sus scrofa)由于其生理结构和代谢特征与人(Homo sapiens)较为相似,成为动物多能干细胞建系的重点研究对象。然而目前,猪多能干细胞建系工作仍存在很多难题。本文将从猪多能干细胞建系研究的进展和存在的问题入手,对照小鼠(Mus musculus)和人相关研究的成功经验,总结目前已经报道的猪多能干细胞的培养条件、调控因子、信号通路和基因表达特征,以期为建立猪胚胎干细胞和诱导多能干细胞系提供参考。     

四环素调控基因(TetO)诱导重编程的猪体细胞系建立

建立含有TetO-FUW-OSKM和FUW-M2rtTA的第二代猪(Sus scrofa domesticus)成纤维细胞,使其在添加强力霉素(doxycycline,DOX)而无需再次感染病毒的条件下可以重编程。将慢病毒(Lentiviral)质粒四环素调控基因(TetO)-FUW-OSKM和FUW-M2rtTA同时感染猪胎儿成纤维细胞(porcine embryonic fibroblasts,PEF),在添加DOX的培养条件下,形成诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)。随后,将iPSCs通过形成拟胚体(embryoid body,EB)再分化为成纤维样细胞,即TetO-PEF细胞。TetO-PEF携带TetO-FUW-OSKM和FUW-M2rtTA两个载体,且外源四因子拷贝数一致,在+DOX条件下调控四因子表达,直接驱动细胞重编程。本研究建立了TetO-PEF细胞系,为优化猪iPSCs培养条件提供了新的细胞资源。     

牛巨噬细胞天然抗性蛋白Ⅰ基因可变剪接体(NRAMPI-ISO)的克隆及在细胞和组织中的表达

巨噬细胞天然抗性蛋白1 (NRAMP1)可抑制结核分枝杆菌(Mycobacterium)和布氏杆菌(Brucella)等多种胞内寄生病原菌的感染,提高动物机体的抗病能力.本研究从秦川牛脾脏中克隆了NRA MP1基因的一种可变剪接体NRA MPI-ISO,序列分析表明,NRA MPI-ISO比NRAMP1多了第3个内含子,从而导致编码序列提前终止于第3个内含子,NRA MPI-ISO编码200个氨基酸.为了探索可变剪接体NRAMPI-ISO的表达情况,本研究分别构建了原核表达载体pET-41-NRA MPI-ISO和真核表达载体pEGFP-NRA MPI-ISO.原核表达载体pET-41 -NRA MPI-ISO可在不同浓度的IPTG诱导下在大肠杆菌BL21中高效表达.真核表达载体pEGFP-NRA MPI-ISO转染牛成纤维细胞后,EGFP-NRAMP 1-ISO融合蛋白分布在细胞核和细胞质中,而正常的NRAMP1蛋白只分布在细胞质的溶酶体膜周围.半定量RT-PCR检测表明,NRA MPI-ISO基因在心、脾脏、肺脏等组织有较高的表达,而在脑、胰、生殖嵴中的表达量相对较低.本研究为进一步研究NRA MPI-ISO基因生物学功能提供了重要信息.     

猪L-Myc基因的分子克隆及在细胞重编程中的应用

【目的】克隆猪L-Myc基因,并在蛋白水平表达的情况下探索其在细胞重编程中的作用,为深入研究猪L-Myc基因替代c-Myc诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPSC）奠定基础。【方法】先通过NCBI序列比对,采用RT-PCR克隆猪L-Myc基因cDNA,生物信息学分析猪L-Myc基因与人和小鼠的同源性,构建融合表达载体pEGFP/L-Myc-C1,通过载体转染和免疫印记检测猪L-Myc基因cDNA的蛋白水平表达;再将L-Myc基因装入逆转录病毒载体中,分别使用不同的转录因子诱导猪胎儿成纤维细胞（porcine embryo fibroblast,PEF）,通过形态变化和碱性磷酸酶（AP）染色验证猪L-Myc基因在细胞重编程中的作用。【结果】①获得了1 113 bp的猪L-Myc基因cDNA,编码364个氨基酸,理论分子质量为40 kD;②生物信息学分析显示猪L-Myc基因与人和小鼠高度同源;③免疫印记检测结果说明猪L-Myc基因cDNA能够在蛋白水平表达;④细胞诱导试验和AP染色结果显示转录因子Oct4、Sox2、Klf4和L-Myc（OSKL）组合诱导的细胞阳性克隆率明显高于Oct4、Sox2和Klf4（OSK）组合的阳性克隆率。【结论】获得了猪L-Myc基因,并且该基因在蛋白水平表达且在细胞重编程过程中起到了重要的作用。     

胎猪胰腺干细胞的分离与鉴定

从胎猪胰腺分离得到一株细胞，该细胞经免疫组化检测表达PDX-1，GLUT-2，PCNA，Glucagon，somatostatin，polypeptide，弱表达nestin，目前细胞已传至58代。其在体外的生长行为有类似间充质干细胞样生长形态，经诱导后可分化为具有三维立体结构的类胰岛细胞团。成团后细胞强表达insulin、ck-19等标志，放免测定显示诱导成团后细胞胰岛素分泌量增加，显著高于未诱导细胞（P<0.05）。说明胰腺内存在着多潜能干细胞，本方法分离到胎猪胰腺干细胞，经诱导分化可形成有功能的胰岛样细胞团并释放胰岛素,有望为进一步研究异种胰腺干细胞移植治疗糖尿病提供材料。     

Sall4表达调控及其启动子核心调控区的筛选

【目的】Sall4是一种锌指结构转录因子,对建立和维持动物多能干细胞具有重要意义。为探索猪 Sall4 的表达和转录调控机制,克隆了猪Sall4启动子,对其进行了功能验证和核心调控区的筛选。【方法】从猪基因组中克隆获得2.1 kb Sall4启动子片段,并构建相应的报告载体;将报告载体pE2.1转染不同种类的细胞,进行细胞特异性表达检测;采用实时荧光定量PCR方法,检测Sall4在猪不同组织和细胞中的表达变化;通过生物信息学方法,分析Sall4启动子上各种关键顺式作用元件和潜在的转录结合位点;将多能转录因子Oct4、Sox2、Klf4、Myc、Esrra/b和Smad与Sall4启动子共转染293T细胞,利用双萤光素酶报告系统检测Sall4启动子活性;采用DNA片段缺失的方法,构建一系列Sall4启动子片段缺失报告载体,将缺失片段载体分别转入293T细胞中,并利用双萤光素酶报告系统检测启动子的活性。【结果】Sall4在多能干细胞、生殖细胞和癌化肿瘤细胞中：包括P19、293T、CHO和Hela等细胞中特异性高表达。另外,通过实时荧光定量PCR检测结果显示,Sall4的表达具有明显的组织特异性,其在猪iPS细胞和生殖相关组织,如睾丸和卵巢组织中表达最高,而在脑、心、肝和肌肉等组织中的表达较低,表明该基因与细胞多能性维持具有互作关系。应用JASPAR和GPMiner软件分析发现,Sall4启动子上有TATA box、GC box、CAAT box等顺式作用元件,以及Oct4、Sox2、Klf4、Myc、Esrra/b、Stat3和Smad等多能转录因子的预测结合位点。其中,Oct4、Sox2和TGF-beta信号通路因子对Sall4启动子活性有较显著的激活作用,与对照组比较Sall4启动子活性提高了3倍;而Klf4因子对Sall4启动子活性有一定的抑制作用。采用分段PCR的方法,对2.1 kb启动子进行了片段缺失,分别构建了pL2.1、 pL1.0和pL0.5等3个报告载体,检测结果发现,在pL2.1与pL1.0之间相差1 kb左右,但是启动子的活性没有显著差异。载体pL1.0与pL0.5之间多了486 bp片段,启动子活性提高了1倍多。另外,pL0.5的启动子活性与对照组比较提高了8倍。这些结果表明,猪Sall4启动子在-367 至-852 bp和-1 至-366 bp两个区域内存在核心调控区。【结论】克隆了猪Sall4启动子,证明Sall4的表达具有明显的组织特异性;Sall4启动子序列上存在众多潜在的转录因子结合位点和启动子核心调控域,是参与调控 Sall4 表达的重要序列,这些转录因子与Sall4相互作用对Sall4在多能细胞中的表达调控发挥重要作用。     

丁内酯-Ⅰ影响猪卵母细胞的体外成熟和发育能力

体外成熟的卵母细胞存在核成熟与胞质成熟不一致的情况,从而使得体外成熟的卵母细胞质量不高.本实验采用cdc2激酶抑制剂丁内酯-Ⅰ (butyrolactone Ⅰ,BL-Ⅰ)抑制猪卵母细胞核体外成熟,期望解决卵母细胞体外培养过程中细胞核与细胞质发育的不同步问题.结果表明,分别用0、10、20、40和80 μmol/LBL-Ⅰ处理猪卵母细胞44 h后,对卵母细胞成熟的抑制程度与BL-Ⅰ浓度的升高成正比.用20、40和80μmol/L处理时,处于生发泡(GV)期的卵母细胞分别为25％、47％和67％,与对照组(5％)相比差异极显著(P＜0.01);而到达MⅡ期的卵母细胞分别为38％、9％和0,与对照组(67％)相比差异极显著(P＜0.01).将20、40和80 μmol/L处理44 h后的卵母细胞,再在不含BL-Ⅰ的卵母细胞体外成熟培养液中培养44 h后,到达MⅡ期的卵母细胞为57％、41％和5％,与抑制44 h时相比均有显著差异,表明BL-Ⅰ对卵母细胞成熟的抑制作用是可逆的.20 μmol/L BL-Ⅰ抑制培养20 h再正常培养24 h(20 h++24 h-处理组)后卵母细胞的成熟率显著低于对照组(正常培养44 h)(65.6％vs 70.1％,P＜0.05).对20 h++24 h-处理组成熟的卵母细胞进行孤雌激活,其卵裂率、囊胚率和囊胚总细胞数均好于对照组,但无显著差异;对20 h++24 h-处理组成熟的卵母细胞进行核移植(NT),获得重构胚的卵裂率、囊胚率和囊胚总细胞数均优于对照组,并且卵裂率有显著差异(68.9％vs 62.4％,P＜0.05).结果提示BL-Ⅰ处理对猪卵母细胞的核成熟有明显抑制作用,这种抑制作用是可逆的,对猪卵母细胞孤雌胚胎发育能力和核移植胚胎的发育能力有一定的提高.