体细胞重编程为诱导多能干细胞的研究进展

诱导多能干( induced pluripotent stem,iPS)细胞在维持多能的同时能够持续自我更新。由于诱导多能干细胞能够创造病人特异或者疾病特异的多能干细胞,这些细胞对于研究疾病的机理和药物的发现非常有用。作者主要从iPS细胞建立的优化、被重编程的细胞类型、iPS细胞的发育潜能、iPS细胞产生的2种模型及iPS细胞的应用等5个方面进行了综述。     

鸡体细胞诱导重编程早期的糖代谢变化研究

为研究鸡体细胞诱导重编程早期的糖代谢方式的变化,试验采用OCT4、SOX2、NANOG和LIN28A(OSNL)四因子诱导体系将鸡胚成纤维细胞(Chicken embryo fibroblasts,CEF)重编程为诱导多能干细胞(Induced pluripotent stem cells,iPS),并利用碱性磷酸酶染色、阶段特异性胚胎抗原1(Stage-specific embyronic antigen-1,SSEA-1)免疫荧光染色、体外诱导分化及多能性基因表达检测等对iPS进行鉴定。通过检测重编程过程中糖代谢相关基因表达及酶活性的变化,并对葡萄糖摄取量、乳酸产生量及线粒体膜电位检测等研究鸡体细胞诱导重编程早期的糖代谢变化。结果显示,鸡CEF诱导重编程形成的iPS呈碱性磷酸酶染色阳性,表达SSEA-1蛋白,体外分化形成类胚体且表达多能性标记基因。同时重编程过程中氧化磷酸化基因表达下调而糖酵解相关基因表达上调,糖酵解关键酶活性均增强,且iPS的葡萄糖吸收量及乳酸产生量增加,而线粒体膜电位则下降。结果表明,OSNL四因子体系将鸡CEF诱导重编程形成iPS的过程中,细胞的主要糖代谢方式从氧化磷酸化转变为糖酵解,而糖酵解的激活可能会进一步促进iPS的形成。     

VPA对3T3细胞中多能性转录因子和miR-367的影响研究

小分子化合物-丙戊酸(valproic acid,VPA)作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histone deacetylase inhibitors,HDACIs),能够有效促进体细胞重编程的效率。为了探讨VPA对microRNA和多能性转录因子的影响,首先用MTT法确定VPA的浓度梯度,采用流式细胞术检测VPA对3T3细胞周期的阻滞情况,同时观察细胞形态的变化,并用荧光定量PCR法检测Oct4和Sox2以及miR-367表达量的变化。结果显示,VPA剂量依赖性地抑制3T3细胞的增殖,且随着浓度的升高抑制作用增强,并将细胞周期阻滞在G2/M期。此外,VPA能使Oct4和miR-367的表达量增加。这表明VPA在体细胞重编程中可能介导多能性转录因子Oct4和miR-367的表达来促进重编程效率。     

小鼠胚胎干细胞裂解液诱导鸡胚成纤维细胞发生重编程的研究

本研究采用小鼠胚胎干细胞(ESCs)裂解液与鸡胚成纤维细胞共孵育,通过形态学观察和多能性检测,旨在探讨小鼠ESCs裂解液逆转化鸡胚成纤维细胞为多能干细胞的可行性。结果表明:与小鼠ESCs裂解液共孵育的鸡胚成纤维细胞均变为圆形细胞,形成了42.33个细胞集落;经AKP染色以及Oct-4和SSEA-1免疫细胞化学染色,均呈阳性反应,表现出一定的多能干细胞特性;经核型分析表明这些细胞来源于鸡胚成纤维细胞。单独的重编程操作过程和与鸡胚成纤维细胞裂解液共孵育均无法将鸡胚成纤维细胞重编程为具有ESCs特征的细胞,说明参与重编程鸡胚成纤维细胞的物质来源于小鼠ESCs裂解液。因此,ESCs裂解液诱导体细胞重编程逆转化为多能干细胞的作用能够在小鼠和鸡之间发生。     

猕猴外周血液中多潜能调控因子Oct4、Nanog和Sox2基因的表达

采用半定量RT-PCR对采自幼体(2岁以内)、亚成体(2～5岁)和成体(5岁以上)猕猴共28份外周血样品进行分析.结果显示,幼体和亚成体猕猴所有外周血样品均转录表达Oct4、Nanog和Sox2基因,大部分成体猕猴外周血样品(8/12)表达Oct4、Nanog和Sox2基因,少数样品仅表达Oct4和Sox2(2/12)或Oct4和Nanog(1/12),1份样品不表达3个基因;同一年龄组内,Sox2表达水平均显著高于Oct4和Nanog(P≤0.05),幼体组Oct4和Nanog的表达水平没有显著性差异(P＞0.05),亚成体组和成体组Oct4的表达水平均显著高于Nanog(P≤0.05);在不同年龄组间,Oct4和Nanog表达水平没有显著性差异(P＞0.05),幼体组Sox2表达水平显著高于成体组(P≤0.05).结果表明,在生理条件下Oct4、Nanog和Sox2基因在不同年龄段猕猴外周血中均转录表达,不同基因表达水平存在一定差异,随年龄增加这些基因表达量有降低的趋势.     

猪集落刺激因子和白细胞介素-4的真核表达及其体外诱导猪树突状细胞的研究

试验旨在建立猪集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF）和白细胞介素-4（interleukin-4,IL-4）的真核表达体系,应用表达的2种细胞因子体外诱导猪树突状细胞并检测其细胞功能。首先构建GM-CSF和IL-4真核表达载体,并在HEK293细胞上进行表达验证;其次应用表达的2种细胞因子诱导猪骨髓源和血液源单核细胞;最后分别采用荧光显微镜、流式细胞术检测猪树突状细胞的表面标志CD1a、SLA-Ⅱ和SWC3a,并进行树突状细胞形态学和免疫学功能鉴定。结果显示,本研究构建的2种真核表达载体在HEK293细胞中成功表达GM-CSF和IL-4。形态学观察发现,细胞因子诱导的单核细胞培养3 d后有聚集现象,6 d时可观察到典型的树突状突起。流式细胞术检测发现,表达的细胞因子可成功诱导猪骨髓源和血液源单核细胞转化为树突状细胞,其SWC3a⁺/SLA-Ⅱ⁺和CD1a⁺/SLA-Ⅱ⁺双阳性比例显著提高,与商品化细胞因子处理组没有区别。细胞吞噬试验发现,表达的细胞因子诱导的树突状细胞为未成熟树突状细胞,具有很强的细胞吞噬能力。本试验成功建立了在真核细胞中表达猪重组蛋白GM-CSF和IL-4的方法,并联合应用2种重组细胞因子体外诱导获得猪骨髓源和血液源单核树突状细胞,为进一步研究猪树突状细胞与各种病原微生物作用奠定基础。     

日本乙型脑炎病毒强、弱毒株非结构蛋白NS1、NS2A和NS1-NS2A诱导小鼠CD4~+T细胞应答的研究

为了解日本乙型脑炎病毒(JEV)强、弱毒株非结构蛋白的免疫效果,笔者分析了JEV强、弱毒株非结构蛋白NS1、NS2A和NS1-2A真核表达的差异。通过观察JE减毒活疫苗(SA14-14-2株)和JEV贵州分离株(GZ株)分别在BHK-21细胞上出现的CPE,并收集强、弱毒株的细胞悬液,提取总RNA,分别设计6对特异性引物,应用RT-PCR技术扩增非结构蛋白NS1、NS2A和NS1-2A的编码基因,构建真核表达质粒pcDNA3.1(+)-NS1r、pcDNA3.1(+)-NS2Ar、pcDNA3.1(+)-NS1-2Ar、pcDNA3.1(+)-NS1q、pcDNA3.1(+)-NS2Aq和pcDNA3.1(+)-NS1-2Aq,将构建成功的6种真核表达质粒免疫健康小鼠,最后采集小鼠的血液和组织分别进行JEV抗体检测和细胞免疫水平检测。研究结果显示:JEV GZ强毒株与JEV SA14-14-2弱毒株能在BHK21细胞上增殖并产生CPE现象;构建的6种真核表达质粒免疫小鼠后经血常规和T淋巴亚群检测可以极显著或显著增加CD4+和CD8+细胞的含量。表明JEV强毒株非结构蛋白所诱导的细胞免疫略优于弱毒株非结构蛋白诱导的细胞免疫,但差异不明显。本研究结果可为日本乙型脑炎病毒的病原基础研究提供参考。     

干细胞中两个关键细胞因子Oct4和Sox2

胚胎干细胞(ESC)在谱系特异性标志被激活前,Oct4和Sox2蛋白水平是细胞向谱系选择发展过程中的连续临时性标志。Oct4和Sox2转录因子在启动细胞重编程、维持ESC多能性和决定其是否走向分化方面具有关键作用。它通过与靶基因调控区结合,选择性地抑制分化基因或者激活多能性基因的表达而达到调控目的。干细胞共激活复合物(SCC)是Oct4和Sox2在Nanog基因协同激活时所需要的,它直接与Oct4和Sox2相互作用并集中在Nanog和Oct4启动子部位以及大部分被Oct4和Sox2占据的基因组区域,在维持ES细胞多能性和保持基因组完整性方面发挥着重要功能。因此,对Oct4、Sox2这两个关键性细胞因子作用机制深入了解,有助于细胞重编程分子机制的进一步阐明,为干细胞的相关研究奠定基础。     

免疫荧光检测绵羊体外受精胚胎Oct4、Cdx2表达研究

Oct4基因和Cdx2基因是附植前胚胎发育的重要调控基因,并最终调控了胎儿和胎盘的发育,也在胚胎妊娠识别和附植时调控了干扰素(interferon tau,IFNT)的表达.本研究通过体外成熟、体外受精和体外培养获得了不同发育时期的绵羊胚胎,应用免疫荧光染色探讨了Oct4在早期胚胎的表达规律,结果表明:受精卵和早期卵裂...     

蜂胶体外对猪细小病毒感染细胞能力的影响

为研究蜂胶体外抗猪细小病毒（porcine parvovirus,PPV）活性,用细胞维持液将蜂胶稀释成10个浓度,加至长成单层的PK-15细胞培养体系中,用MTT法测定蜂胶对PK-15细胞的安全浓度;将蜂胶从最大安全浓度倍比稀释5个梯度,分3种加药方式（先加蜂胶后加PPV、先加PPV后加蜂胶、蜂胶和PPV同时加入）加至PK-15细胞培养体系中,用MTT法观察蜂胶对PPV感染PK-15细胞的影响;采用实时荧光定量PCR方法检测PK-15细胞培养体系中PPV含量,观察蜂胶对PK-15细胞清除PPV能力的影响。结果显示,在31.2~250 μg/mL安全浓度范围内蜂胶组D_{570 nm}值和PPV含量分别显著高于和低于病毒对照组（P<0.05）,表明蜂胶可增强PK-15细胞抗PPV感染及清除PPV的能力。蜂胶的这种作用效果与其浓度和加药方式有关,蜂胶浓度越高则效果越好;3种加药方式中,以先加蜂胶后加PPV方式抵抗PPV感染活性最好。     

Construction and Validation of Oct4-EGFP Pluripotent Reporter Vector in Pig

This study aimed to construct Oct4-EGFP pluripotent reporter vector in pig without destroying cells researching the expression pattern of Oct4, thus contributing to early embryonic development and stem cell research.Construct Oct4-EGFP pluripotency reporter vector with the In-Fusion PCR cloning technology, the Oct4 promoter sequence to direct the recombinant vector pEGFP-N1 instead of EGFP original CMV promoter plasmid pEGFP-N1 by Oct4 and liposomal transfection technology, and transfected into livability of porcine fetal fibroblasts cells.The results showed that it had successfully constructed Oct4-EGFP pluripotency reporter vector by PCR and sequencing verified, and initially verified the validity of the carrier in the parthenogenetic blastocysts.After liposomal transfection, 8 genetically modified cells of incorporates pluripotent report carrier with the Oct4-EGFP had been gained by screening and PCR.Thus, the In-Fusion PCR cloning technology could efficiently construct Oct4-EGFP pluripotency reporter vector and obtained transgenic positive cells could lay the foundation for the early development and embryonic stem cell research of pig embryos.     

猪Oct4-EGFP多能性报告载体的构建与验证

本研究旨在构建一套猪Oct4-EGFP多能性报告载体,可在不破坏细胞的前提下研究Oct4的表达规律,从而有利于早期胚胎发育研究及干细胞的研究。试验采用无缝克隆(In-Fusion PCR cloning)技术,将Oct4启动子序列直接重组到pEGFP-N1载体上,用Oct4代替质粒pEGFP-N1中增强型绿色荧光蛋白(EGFP)原有的CMV启动子构建出Oct4-EGFP报告载体,并用脂质体转染技术转染入大白猪胎儿成纤维细胞中,分析Oct4-EGFP报告载体,表达情况。结果发现,经PCR及测序验证,成功构建了Oct4-EGFP多能性报告载体,并在孤雌囊胚上初步验证了载体的有效性;经过脂质体转染,经筛选及PCR鉴定,获得了8株整合有Oct4-EGFP多能性报告载体的转基因细胞。研究结果表明,运用无缝克隆技术可高效率构建Oct4-EGFP多能性报告载体,且获得的转基因阳性细胞可为猪胚胎早期发育和胚胎干细胞研究奠定技术基础。     

2种锌源对体外培养胸腺细胞Bcl-2、Bax、Caspase-3 mRNA表达的影响

采用地噻咪松作为诱导剂,建立小鼠胸腺细胞体外培养的凋亡模型,培养基中分别补加1 000μmol/L的硫酸锌或蛋氨酸锌,培养16 h.测定细胞的凋亡率、DNA片段化以及Bcl-2、Bax、Caspase-3 mRNA表达量.结果表明,地噻咪松显著提高体外培养腺细胞凋亡(P＜0.01),并上调Bcl-2、Bax、Caspase-3 3种基因的mRNA表达(P＜0.01).硫酸锌和蛋氨酸锌对地噻咪松诱导的凋亡均有显著的抑制作用(P＜0.01),并对上述3种基因表达的上调有抑制作用(P＜0.01).蛋氨酸锌处理的细胞凋亡率及Caspase-3 mRNA表达均高于硫酸锌处理,Caspase-3mRNA表达量差异达到了显著水平(P＜0.05).这表明,锌调控糖皮质激素诱导的细胞凋亡涉及到对基因转录水平的调节,2种锌源在一定程度上存在着差异.     

Cloning of equine chemokines eotaxin, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, MCP-2 and MCP-4, mRNA expression in tissues and induction by IL-4 in dermal fibroblasts

We report the cloning of four equine CC chemokines, eotaxin, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, MCP-2 and MCP-4, which show high levels of identity with their respective homologous sequences in other species. Using a multiplex RT-PCR, we have studied the constitutive mRNA expression of these four CC chemokines in skin, lung, liver, spleen, jejunum, colon and kidney of normal adult horses and compared this data with the eosinophil counts in the same samples. We demonstrate that eotaxin mRNA is only expressed in jejunum and colon, where there are large numbers of eosinophils suggesting that eotaxin might be recruiting eosinophils in the normal digestive tract of the horse. MCP-1 and MCP-4 are expressed in all tissues whereas MCP-2 is only found in some samples of lung, spleen, liver and kidney. We also report the early induction (2h) of equine eotaxin and MCP-4, and the up-regulation of MCP-1 by interleukin-4 in dermal fibroblasts, suggesting these chemokines might be involved in equine skin allergic diseases.     

猪圆环病毒Ⅱ型体外诱导3D4/2细胞炎症模型的建立

【目的】通过对猪圆环病毒Ⅱ型（PCV2）体外感染3D4/2细胞浓度、时间与细胞炎症水平进行探讨,建立PCV2体外感染3D4/2细胞炎症反应模型,以期为后期药物调控PCV2诱发3D4/2细胞炎症反应的研究奠定基础。【方法】将3D4/2细胞分为对照组及10⁰、10^-1、10^-2和10^-3 PCV2感染组,每组3个重复。对照组用DMEM培养,各PCV2感染组用不同稀释倍数PCV2液培养,2 h后均更换为含5%胎牛血清（FBS）的DMEM维持液进行培养,培养4、8、12和24 h后分别收集细胞及细胞上清液。采用Griess法检测一氧化氮（NO）水平,DCFH-DA荧光探针法检测活性氧（ROS）水平,酶标法检测还原型谷胱甘肽（GSH）水平,分光光度法检测黄嘌呤氧化酶（XOD）和髓过氧化物酶（MPO）活性,ELISA法测定白细胞介素-1β（IL-1β）、IL-6、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-10、γ干扰素（IFN-γ）、IL-8、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）以及环氧合酶1（COX-1）和COX-2的分泌水平。【结果】10⁰至10^-3 PCV2作用4、8、12和24 h均能够成功感染3D4/2细胞。与对照组相比,10⁰ PCV2在感染3D4/2细胞4、8、12、24 h后ROS水平均极显著升高（P<0.01）,10^-1至10^-3 PCV2感染3D4/2细胞8、12、24 h后ROS水平显著或极显著升高（P<0.05;P<0.01）;10⁰至10^-3 PCV2感染3D4/2细胞8、12、24 h后,细胞内NO浓度及MPO活性显著提高（P<0.05）,细胞上清液中的IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-10、IFN-γ、IL-8和MCP-1水平及COX-1活性均显著或极显著升高（P<0.05;P<0.01）,其中10⁰ PCV2感染3D4/2细胞后,各炎症因子水平上升最显著,且随着时间的延长,NO浓度逐渐升高,XOD活性逐渐降低。【结论】PCV2可诱导3D4/2细胞炎症反应,且10⁰ PCV2体外感染3D4/2细胞4~12 h是建立炎症模型的最佳条件。     

山羊Sox2基因克隆、原核表达和GST融合蛋白纯化

本研究旨在克隆山羊Sox2基因,构建pGEX-Sox2原核表达重组质粒,从大肠杆菌中获得纯化的GST-Sox2融合蛋白.应用RT-PCR方法从6周龄胎山羊生殖嵴扩增Sox2基因编码全序列,将其克隆到pMD18-T载体,然后再亚克隆到pGEX-KG表达载体.重组质粒pGEX-Sox2转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导,用SDS-PAGE电泳及Western blotting检测GST-Sox2融合蛋白表达,用谷胱甘肽Sepharose 4B介质分离纯化该融合蛋白.结果表明,山羊Sox2基因编码序列全长为960 bp;在优化的表达条件(1 mmo|·L-1 IPTG,22℃诱导16h)下,重组质粒(pGEX-Sox2)在大肠杆菌得到了高效表达;谷胱甘肽Sepharose 4B颗粒纯化蛋白得到预期大小的融合蛋白(约60 ku).结论,本研究克隆了山羊Sox2基因,获得了纯化的GST-Sox2融合蛋白,为制备其多克隆抗体奠定了基础,为进一步研究山羊iPS细胞(Induced pluripotent stem cells)创造了条件.