Rho相关蛋白激酶抑制剂Y-27632对猪诱导多能干细胞冻存和传代效率的影响

猪作为重要的疾病模型动物,目前猪诱导多能干细胞(iPS 细胞)已有建系,但是细胞的冻存和传代的效率较低,影响后续的实验研究。Rho 相关蛋白激酶(ROCK)抑制剂 Y-27632 可提高人胚胎干细胞的解冻存活率,促进其克隆形成。本实验以猪(Sus scrofa)iPS 细胞为研究对象,通过在猪 iPS 细胞冻存和解冻过程中添加Y-27632,发现其可以减少猪 iPS 细胞在冻存和解冻复苏过程中的凋亡。在细胞的传代过程中,使用 Y-27632 可以促进猪 iPS 细胞的贴壁和克隆形成。虽然高浓度 Y-27632 会对猪 iPS 克隆的形态产生一定的影响,但并未影响细胞的碱性磷酸酶(AP)活性和多能性基因 Oct4、Sox2 和 Nanog 的表达水平。最后将转座子报告质粒 PB[Act-RFP]DS 导入猪 iPS 细胞中,经流式筛选后得到的带有红色荧光的细胞,并将其注射于猪孤雌胚胎中进行发育能力检测,发现 Y-27632 的处理能减少细胞在流式筛选和胚胎注射中的凋亡,促进其在胚胎内的嵌合发育。研究结果说明,ROCK 抑制剂 Y-27632 可以提高猪 iPS 细胞冻存和传代的效率,促进其在胚胎中的嵌合。该研究有助于猪 iPS 细胞及其他多能干细胞的保存,传代和筛选等相关研究。     

猪诱导多能干细胞(iPS)嵌合胚胎的制备

猪诱导多能干细胞(iPS)具有自我更新和多向分化潜能,是医学和细胞生物学研究理想的材料。为了探索猪iPS细胞的胚胎嵌合能力,本实验采用piggyBac转座子系统PB[Act-RFP]DS和Act-PBase载体,共转染猪iPS细胞,获得带有红色荧光标记的猪iPS细胞株PS24-R。并通过显微注射方法,将供体细胞PS24-R注入到4~8细胞期的胚胎腔隙,制备嵌合胚胎,待其继续发育至囊胚阶段,统计PS24-R细胞在胚胎中的嵌合情况。结果显示,通过转座子系统piggyBac标记的猪PS24-R细胞能够稳定表达红色荧光,以其作为供体细胞制备猪嵌合胚胎能够有效观察iPS细胞在胚胎中的嵌合情况。将1、5和10个猪PS24-R细胞和1个猪PS24-R细胞团分别注射到猪胚胎中构建嵌合胚胎,随着猪iPS细胞注射数量的增加,注射胚胎的囊胚率逐渐下降,但嵌合比例逐渐升高。同时与孤雌胚胎相比,嵌合胚胎中多能基因OCT4、SOX2和NANOG表达显著提高。由此可见,采用piggyBac转座子标记的猪PS24-R细胞能够在猪早期胚胎发育阶段实现嵌合,为iPS细胞嵌合猪的生产提供了基础资料。     

诱导多能干细胞的免疫原性

诱导多能干细胞(iPSCs)是由体细胞经过特定的因子诱导重编程而来,它作为细胞更新的来源在再生医学上有着很大的应用前景。人们普遍认为产生iPSCs的个体不会排斥这种自体同源的细胞,但是它们的免疫原性没有被真正的检测过。美国加州     

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。     

家畜多能干细胞的研究现状与应用

多能干细胞(pluripotent stem cells,PSCs)包括从胚胎内细胞团中分离出的胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs),外胚层干细胞(epiblast stem cells,EpiSCs),从原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)分离出的胚胎生殖细胞(embryonic germ cells,EGCs)和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs).这些细胞都具有向各种类型细胞发育的潜能,因此,PSCs为再生医学的发展,人类基因疾病的动物模型的建立,异种器官移植和高质量抗病新品种的培育提供了有效的途径.迄今为止,PSCs在小鼠(Mus musculus)模型和人类物种已经做了大量研究,同时,家畜的ESCs和iPSCs也取得了有效的进展,表明其不仅可以应用于特定家畜优良品性的稳定遗传和优育,而且可以以家畜为载体生产人类需要的化学药品和抗体,甚至应用在人类疾病的临床前应用中.然而,家畜的ESCs相对来说是难分离和富集的,体外培养建立稳定的ESCs系具有更大的难度和挑战.近年来,得益于对家畜ESCs和相关iPSCs相关的持续研究,已初步揭示了家畜ESCs的独特生物学特性.PSCs已经成为生命科学和高科技农业和生物学一个创新的研究领域.在本文中,本文综述了家畜PSCs的发展历程与应用前景.     

猪羊水干细胞的分离培养及向脂肪细胞诱导分化

羊水干细胞是一种存在于胎儿羊水中Oct4阳性的多能性干细胞.该细胞具有增殖能力强、分化潜能高和免疫原性低等特点,在生物学和医学研究上具有广泛的应用前景.本实验从不同胎龄的猪胎儿标本中分离猪羊水干细胞,并通过诱导其向脂肪细胞分化来检测其多向分化潜能.结果表明,从胎龄为30～70 d的猪胎儿羊水中分离出的羊水干细胞贴壁率高,增殖能力强,活性好,并建立了两株猪羊水干细胞系.经流式细胞仪和RT-PCR检测,猪羊水干细胞表达CD117、CD44、CD166和CD90表面抗原,不表达CD45、CD54和CD34;稳定表达Oct4、Nanog、C-myc和HLA-abc干细胞特异标志基因;转染报告基因载体pOct4-EGFP和pNanog-EGFP后表达绿色荧光;此外,猪羊水干细胞还能够在体外诱导分化为脂肪细胞.研究结果为大动物羊水干细胞的研究提供了可借鉴的材料.     

猪Nramp1基因启动子克隆及其组织表达活性分析

Nramp1基因在猪肺泡巨噬细胞中具有较高的组织表达特异性,本研究的目的是克隆并分析猪(Sus scrofa)Nramp1基因在肺泡巨噬细胞中的特异性表达调控元件.本研究首先利用5'RACE技术确定了Nramp1基因转录起始位点,在此基础上构建了-1 327～+86 bp区域内不同长度的嵌套缺失片段,分别连接至pGL3-BASIC载体上,构建了pLUC1430、pLUC1136、pLUC840、pLUC751、pLUC487、pLUC379、pLUC274及pLUC179共8个缺失表达载体.采用脂质体转染法,与海肾荧光素酶载体共转染猪肺泡巨噬细胞、肾细胞、脂肪前体细胞和胎儿成纤维细胞,采用双荧光素酶报告系统验证了Nramp1基因不同启动子片段的表达活性,结果表明Nramp1基因核心启动子区位于-386～-173 bp.进一步比较了pLUC487[-386～+86]启动子区在巨噬细胞、猪肾细胞、脂肪细胞和胎儿成纤维细胞中的表达活性,结果表明Nramp1基因在巨噬细胞中的表达活性极显著地高于肾细胞、脂肪细胞和成纤维细胞(P<0.01),表明Nramp1基因启动子具有较高的巨噬细胞特异性.本研究获得了能够在猪肺泡巨噬细胞中特异表达的调控元件,为进一步实现外源基因在猪肺泡巨噬细胞中的特异性表达提供了基础.     

cNanog和cPouV表达下调对鸡胚胎干细胞(cESCs)多能性的影响

利用稳定干扰载体pSuper-cNanog和pSuper-cPouV转染鸡(Gallus gallus)胚胎干细胞(chicken embryonic stem cells,cESCs),观察多能性相关基因cNanog和cPouV下调后cESCs的增殖特性和多能性标记的改变。Real-time PCR检测分析结果显示,cNanog和cPouV两基因的表达量从48 h开始出现显著下降趋势,并随着转染筛选时间的延长而呈现持续显著下降趋势,96 h可达65%以上(P0.05)。下调cNanog和cPouV基因的表达后,cESCs呈现分化形态,细胞增殖速度减慢,隆起逐渐不明显,边缘不整齐。待筛选后培养至96 h时,干扰cNanog基因的细胞多能性标记碱性磷酸酶(alkline phosphatase,AKP)和阶段特异性胚胎抗原1(stage-specific embryonic antigen-1,SSEA-1)均不表达,而干扰cPouV基因的细胞中则仍有部分表达。将下调cPouV基因的cESCs再次用pSuper-cNanog转染,培养48 h多能性标记AKP和SSEA-1均不表达。结果说明,cNanog和cPouV基因在维持鸡胚胎干细胞多能性和自我更新中起重要作用,且cNanog基因占主导地位。本研究为研究家禽胚胎发育的分子机制以及家禽胚胎干细胞体外培养时自我更新和多能性维持的分子机制提供理论依据。     

pib基因启动子3'端缺失体的暗诱导特性分析

采用pib基因启动子3＇端缺失,将最下游的TATAbox、CAATbox和暗诱导元件YTCANTYY一起敲除来研究这两类顺式作用元件在该启动子中的功能和相互关系。结果显示：TATAbox和CAATbox以及3＇端序列缺失都不能使pib启动子丧失其启动活性,依旧保持其根部高效表达的特异性。含2、4和6个黑暗诱导元件YTCANTYY的pib启动子均具有暗诱导启动活性,24h暗处理后的3个构建转基因水稻（Oryza sativa ssp.japonica）根部的GUS活性都显著增加,茎、叶虽有增加但不明显,这表明pib基因启动子的暗诱导启动活性主要由YTCANTYY暗诱导元件所决定的,它不仅能够独立响应暗诱导还能补偿TATA、CAAT所缺失的功能。     

胎猪胰腺干细胞体外诱导分化为胰岛素分泌细胞及其移植治疗裸鼠糖尿病的研究

缺乏供体细胞制约着胰岛替代疗法在Ⅰ型糖尿病治疗过程中的应用。本研究对实验室分离保存的胎猪胰腺干细胞(fetal porcine pancreatic stem cells,FPPSCs),体外诱导分化为胰岛素分泌细胞以及移植治疗裸鼠糖尿病的能力进行了深入研究,以探讨该细胞株作为异种供体细胞的潜力。研究结果表明,该细胞体外增殖活力旺盛,其形态及表面抗原表达特征与间充质干细胞极其相似,除表达胰腺干细胞相关标志外,FPPSCs还表达一些胚胎干细胞的相关标志。采用无血清诱导方案诱导2周后,FPPSCs形成DTZ染色阳性的胰岛样细胞团(islet-like cell cluster,ICC),该细胞团表达胰岛素、Glut-2等胰岛素分泌细胞功能相关的蛋白。RT-PCR结果显示,诱导后,胰腺干细胞相关标志表达减弱,而成熟胰岛素分泌细胞相关标志表达增强。葡萄糖刺激实验结果显示,诱导后,FPPSCs合成、分泌胰岛素和C-肽的能力显著增强(P<0.05)。将诱导2周后的细胞移植到糖尿病裸鼠腹腔内,可缓解其高血糖状况。结果提示,FPPSCs具有间充质干细胞的特性,体外能够诱导分化为胰岛素分泌细胞,并具有改善糖尿病裸鼠高血糖症状的...     

转EGFP基因猪羊水干细胞的体外分化

目的：获得转EGFP基因猪羊水干细胞并监测其自我更新、增殖和多向分化潜能。方法：利用羊水干细胞培养技术体系,从胎龄30 d猪胎儿羊水中分离培养羊水干细胞,通过脂质体介导转染技术,将EGFP基因导入羊水干细胞,诱导转基因羊水干细胞贴壁分化,观察其体外增殖、分化特点。采用RT-PCR技术检测干细胞和分化细胞表面标志或相关基因。结果：成功分离培养出羊水干细胞,获得转EGFP基因羊水干细胞,羊水干细胞在表达EGFP的同时仍具有多向分化潜能。羊水干细胞中β-Actin、NogoA、DCX、CyclinD2、CD133、Hes1、Oct4、Desmin、CD-90、Nanog和Sox2表达阳性;体外诱导的羊水干细胞可以分化为星形胶质细胞(表达GFAP)、少突胶质细胞(表达GalC)和神经元细胞(表达NF、NSE和MAP2);能分化为脂肪细胞（表达LPL和PPARγ-D）、成骨细胞（表达Osteonectin和Osteocalcin）、肌细胞（表达myf-6和myoD）和内皮细胞（表达CD31、CD34、CD144 和eNOS）。结论：从猪胎儿羊水分离羊水干细胞具有可行性和有效性,转EGFP基因羊水干细胞具有自我更新、增殖和多向分化潜能,可以用EGFP对羊水干细胞进行标记、追踪。     

猪FUT1基因启动子区的确定及活性分析

F18大肠杆菌(Escherichia coli F18,E.coli F18)是养猪(Susscrofa)业中发生最普遍、危害最大的病原菌之一,球系列鞘糖脂生物合成通路及通路中α-(1,2)岩藻糖转移酶1基因(alpha(1,2)fucose transferase 1,FUT1)对断奶仔猪F18抗性具有重要调控作用.本研究运用生物信息学技术挖掘课题组前期获得的断奶仔猪转录组测序结果,确定FUT1基因的转录起始位点和启动子区.同时对启动子区序列进行CpG岛分析;采用双荧光素酶报告基因以及AliBaba 2.0软件,分别分析启动子区活性和CpG岛序列潜在的转录结合位点.通过比对人类(Homo sapiens)和猪的基因序列信息数据库,结果表明,FUT1基因转录起始区域具有5种可变剪接(AS-1,AS-2,AS-3,AS-4和AS-5)和2个启动子区域(启动子1和启动子2);双荧光素酶报告基因检测结果进一步显示,FUT1基因启动子2的转录活性极显著高于启动子1的转录活性(P＜0.01),启动子2的活性是启动子1的2.75倍,根据结果可以推测启动子2在转录过程中起主导作用;CpG岛分析显示,猪FUT1基因启动子1和启动子2分别存在一个CpG岛.FUT1启动子1扩增片转录因子预测分析表明,FUT1基因启动子1存在20个潜在的转录因子结合位点,并且Sp1出现在多个转录结合位点处.本研究结果为猪FUT1基因的甲基化检测和调控机制分析提供一定的基础和依据.     

大家畜诱导多潜能干细胞(iPSCs)研究进展

向分化的体细胞内导入特定的诱导因子,可将其重编程为诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs),iPSCs同胚胎干细胞(embryonic stem cells,ESCs)一样具有自我更新并维持未分化状态的能力。iPSCs的出现,有效地解决了ESCs研究领域存在的伦理道德限制和免疫排斥问题。自2006年国际上首次成功获得小鼠(Mus musculus)诱导多潜能干细胞以来,iPSCs研究发展迅猛。从利用病毒载体到普通质粒载体,从导入DNA、RNA和蛋白质,再到利用小分子化合物组合进行体细胞重编程,iPSCs诱导技术正在向多元化发展;同时,研究者们对细胞重编程机理的认识也在加深。与此同时,大家畜iPSCs研究领域也相继获得了猪(Sus scrofa)、牛(Bos taurus)和绵羊(Ovis aries)等动物的iPSCs,并得到了iPSCs嵌合猪和iPSCs嵌合羊。由于猪等大家畜不仅在解剖和生理结构等方面与人相似,还是人类(Homo sapiens)最主要的肉类和奶类等食物来源,关系着人类的健康,因此大家畜iPSCs在临床应用和生产实践上具有重大价值。鉴于此,本文对iPSCs诱导方法、效率、机制和大家畜iPSCs研究现状做一综述。     

玉米HVA22基因启动子的克隆与功能验证

利用转基因技术转化利用外源抗性基因,可提高玉米对非生物逆境的抵抗能力,改良其在不良环境下的稳产性。但是,在过去的研究中,大多采用组成型启动子启动外源抗逆基因过量表达,虽然可以改良转基因株系的抗逆性,但其生长发育受到不同程度抑制,适应性代价较大。用非生物逆境诱导启动子,可培育出只在逆境胁迫下表达的转基因抗逆品种,避免正常条件下抗逆基因过量表达的不良影响。本研究以水稻HVA22蛋白质的氨基酸序列为探针,搜索玉米基因组同源mRNA序列HVA22,用PlantCARE软件分析并同源克隆其上游启动子序列,实时荧光定量PCR验证HVA22基因在非生物逆境胁迫下的差异表达,构建HVA22基因启动子HVA22s启动GUS基因的表达载体,基因枪法转化玉米愈伤组织,GUS染色检测启动活性。结果表明,玉米HVA22s启动子长度1478 bp,含有多种与非生物逆境应答相关的调控元件。HVA22基因在高温胁迫,以及脱落酸和乙烯诱导下上调表达。用HVA22s启动GUS基因转化的玉米愈伤组织,在脱落酸诱导、甘露醇模拟高渗处理、低温和高盐胁迫条件下,GUS染色均可显现靛蓝色斑点,说明HVA22s启动子确有非生物逆境启动功能,进一步验证其启动活性后可运用于玉米抗逆转基因研究。     

Prd29A启动子在小麦中的诱导表达活性及大肠杆菌海藻糖合成酶基因的转化

以gus基因为报告基因，通过瞬时表达测定了Prd29A诱导型启动子在小麦愈伤组织中的诱导表达活性。结果表明，Prd29A-gus基因的表达水平可在不同浓度NaCl盐的胁迫条件下得到显著提高。由此证实，Prd29A启动子在小麦中具有较强的诱导表达活性。在此基础上，将Prd29A诱导型启动子驱动下的大肠杆菌海藻糖合成酶基因（otsA）采用花粉管途径导入目的小麦品系，经PCR筛选、Southern鉴定及转化后代海藻糖含量的测定，获得了一批otsA转基因植株及株系，为进一步选育耐盐抗旱的转基因小麦新品系奠定了基础．     

猪胚胎干细胞培养、分离和传代

摘要:利用五指山小型猪近交系不同发育阶段的早期胚胎为材料，探索猪胚胎干细胞(embryonic stem cells,ES)培养、分离、传代的影响因素，以选择猪胚胎干细胞建系的适宜条件。收集五指山猪第5～10 d胚胎(配种当天记为0 d)，以 STO细胞[STO细胞是来自SIM小鼠(S)胚胎对硫代鸟嘌呤(thioguanine,T)和乌本苷(ouabain,O)有抗性的成纤维细胞系]为饲养层，分别采用两种培养液: 杜氏培养液(Dulbecco's modified eagle medium ，DMEM) + 10%胎牛血清（fetal bovine serum，FBS）+ 10 %新生牛血清（newborn bovine serum，NBS）+1 000 IU/mL白血病抑制因子（leukemia inhibitory factor，LIF）+ 30 ng/mL干细胞生长因子（stem cell growth factor , SCF）+20 ng/mL碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor ，bFGF)或DMEM + 10% NBS + 10% FBS + 1 000 IU/mL LIF + 30 ng/mL SCF。比较发现，培养液中是否加入bFGF对胚胎干细胞的培养无显著影响；实验共收集胚胎124枚，其中D5～6胚胎18枚，胚胎贴壁率为68.8% ，内细胞团出现率为6.3% ，未能传代；收集D7孵化囊胚27枚，贴壁率为100% ，内细胞团出现率为38.9% ，传代1次失败；D9胚胎18枚，贴壁率为100%，传代后ES细胞生长较缓慢；收集D10胚胎52枚，胚胎贴壁率为100%，传代率为100%，传代后可出现ES细胞克隆点；实验过程中比较了胚径对干细胞培养的影响，发现胚径越大，培养效果越好，胚径大于100μm,分离ICM后出现干细胞集落成功率达100%，并得到了AP染色呈阳性的传4代的ES细胞集落。     

拟南芥低温诱导cor15a基因的启动子克隆及在转基因马铃薯中的表达

利用PCR方法从拟南芥(Arabidopsis thaliana)品种Columbia的基因组中扩增出低温诱导基因cor15a的启动子片段并插入克隆载体。序列分析表明，克隆的启动子长900bp，与目前已经发表的启动子序列完全一致。将此启动子插入pBI121的gus基因及NOS终止子上游构成表达载体pLB，通过直接法导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404，并转化马铃薯(Solarium tuberosum)获得转化再生植株。再生植株PCR检测和PCR-Southern鉴定结果证明，cor15a基因启动子已经成功地转入到马铃薯植株基因组中。GUS组织染色证明拟南芥cor15a启动子在马铃薯中也同样具有低温诱导表达的能力。     

甘蓝型油菜SAMDC3基因及其启动子的克隆与分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）是植物体内亚精胺和精胺前体物质形成的关键酶。本研究克隆了甘蓝型油菜（Brassica napus）BnSA MDC3基因家族2个成员的全长cDNA和启动子序列,并对其诱导表达特性进行了鉴定。BnSAMDC3—1（GenBank accession No．HM013966）和BnSAMDC3—2（GenBankac．cession No．HM013967）的全长cDNA分别为1746bp和1754bp,开放阅读框（ORF）长度分别为1101bp和1104bp,在大ORF上游132bp处均包含一个171bp的小ORF。BnSAMDC3基因在叶片中表达量较高,受高温和干旱抑制。6-BA、GA,和SA抑制BnSAMDC3—1的表达,而GA,和甘露醇诱导BnSAMDC3—2表达上调。BnSAMDC3基因启动子具有多个与胁迫和激素诱导相关的顺势调控元件,表明BnSAMDC3可能通过ABA、6-BA和SA信号途径介导植物对非生物胁迫的响应。本研究将有助于进一步探讨甘蓝型油菜抗逆的分子机理,为甘蓝型油菜的栽培和品质改良奠定基础。