不同类型的转基因细胞为核供体生产猪的转绿色荧光蛋白基因克隆胚胎

2005年我国获得了体细胞克隆猪的成功,但是在体细胞转基因克隆猪方面还处于起步阶段。猪的转基因克隆在农业和医学方面有着巨大的应用前景,在农业上可以提高猪肉品质和培育抗病猪种等;医学上可以为人类异种器官移植、疾病模型和新药筛选提供理想材料。体细胞核移植结合基因组修饰技术,是目前生产转基因家畜的一种有效方式。供体细胞的类型是影响转基因克隆效率的一个关键因素,因为供体细胞的类型决定着体细胞转基因效率和重组胚的发育潜力。目前所知,较成功用于生产转基因克隆猪的供体细胞仅限于胎儿成纤维细胞,因为它易培养、增殖期限长、重构胚的发育能力高。此外骨髓间充质细胞,一种成体干细胞,作为转基因克隆猪的供体细胞有着巨大的潜力,国内外仅有个别报道。前脂肪细胞,一种易于获得的体细胞,有报道称利用成年猪前脂肪细胞为核供体构建的克隆胚发育能力和胎儿成纤维细胞相当,并且获得了克隆猪的后代。而利用猪前脂肪细胞生产转基因克隆胚胎,将为后续组织工程研究奠定基础。因此本研究选择猪胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞为转基因克隆的供体细胞,目的是比较不同类型转基因供体细胞对生产克隆胚胎效率的影响。本研究首先建立了近交系五指山小型猪(WZSP)胎儿成纤维细胞系(FF)、新生猪骨髓间充质细胞(MSCs)系和成年猪前脂肪细胞系(PreA)。采用组织块法建立胎儿(27日龄)成纤维细胞系;髓间充质细胞从新生猪后腿骨冲取骨髓,加入到Percoll分离液中离心,吸取中间界层面细胞,贴壁法培养骨髓间充质原代细胞,培养基为低糖DMEM。对间充质细胞向脂肪细胞进行诱导分化,油红O染色鉴定;前脂肪细胞从猪的皮下脂肪取样,用0.1%胶原酶消化法建立前脂肪细胞原代细胞,并对前脂肪细胞进行诱导分化为成熟的脂肪细胞,油红O染色鉴定。为了获得转基因细胞系,利用脂质体lipofectamineTM2000(Invitrogene)介导的方法将质粒pEGFP-N1转染了胎儿成纤维细胞、骨髓间充质细胞和前脂肪细胞,经过800μg/mL G418筛选后均获得了阳性细胞株。分别以3种类型转基因和未转基因细胞为核供体进行猪的体细胞核移植,比较克隆胚胎的发育能力。结果如下:(1)比较了3种类型非转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(8.2%)、骨髓间充质细胞(7.1%)和前脂肪细胞(8.8%)囊胚发育率差异不显著(P>0.05);(2)比较了3种类型转基因细胞的重组胚的囊胚发育率,发现胎儿成纤维细胞(9.6%)和骨髓间充质细胞(9.9%)最高,前脂肪细胞(3.7%)最低,前两者与后者差异显著(P<0.05);(3)分别比较了每一类型供体细胞转基因和非转基因对重组胚的囊胚发育率的影响,转基因对胎儿成纤维细胞(9.6%vs 8.2%)和骨髓间充质细胞(9.9%vs 7.1%)的重构胚囊胚发育率影响不大(P>0.05);前脂肪细胞转基因重组胚的囊胚发育率显著降低(3.7%vs 8.8%,P<0.05)。以上结果表明,某些供体细胞类型转基因与否对猪克隆胚胎的早期体外发育影响不明显,有些细胞类型转基因对克隆胚的发育能力影响较大。通过体细胞核移植技术,猪胎儿成纤维细胞和骨髓间充质细胞可以有效地生产猪转基因囊胚,但前脂肪细胞转基因克隆胚胎的囊胚发育率能否进一步提高,还需要进一步的实验观察。     

人胎儿骨髓间充质干细胞分离培养与生物学特性

人胎儿骨髓间充质干细胞(BMMSCs)的群体倍增次数(70～80次)是成体BMMSCs(30～40次)的2倍,分化能力优于成体干细胞.研究采取纵向剪开骨髓腔涮洗细胞法和全骨髓培养法分离2～3月龄流产胎儿BMMSCs,四甲基偶氮唑盐比色法(MTT法)筛选基础培养液和血清浓度并制作生长曲线,流式细胞仪和免疫组织化学法鉴定细胞抗原标志,并通过核型分析和成瘤实验评估细胞的安全性.结果表明,沿长轴剪开骨髓腔涮洗细胞法是获得2～3月龄人流产胎儿四肢长骨骨髓的实用方法.在实验范围内α-MEM(minimum essential medium alpha medium) 20?S(fetal cattle serum)是体外培养2～3月龄流产胎儿BMMSCs的最佳体系.分离的第3代BMMSCs除表达成体BMMSCs表面抗原标志外还表达Oct4、SSEA3和SSEA4,第6、12和24代细胞在对数增长期的群体倍增时间分别为34、36和40h,且均为二倍体核型、不成瘤.这证明2～3月龄人流产胎儿BMMSCs可以成为人类组织工程和再生医学研究理想的种子细胞.     

人胎儿骨髓间充质干细胞分离培养与生物学特性研究

摘要 目的 人胎儿骨髓间充质干细胞（BMMSCs）的群体倍增次数（70～80次）是成体BMMSCs (30～40次）的两倍,分化能力优于成体干细胞,尤其是前3月龄胎儿BMMSCs,最接近胚胎干细胞,端粒酶活性高,生长速度快,分化能力强,可能是组织工程和再生医学研究理想的种子细胞。本研究的目的是建立２～３月龄流产人胎儿BMMSCs体外分离方法, 筛选其体外培养体系,鉴定其生物学特性及安全性,为体外诱导分化和组织工程研究提供种子细胞。方法 实验于2005-04/12在国家干细胞工程技术研究中心陕西分中心完成。采取纵向剪开骨髓腔涮洗细胞和全骨髓培养法分离２～３月龄流产胎儿BMMSCs, MTT法筛选基础培养液和血清浓度并制作生长曲线,流式细胞仪和免疫组织化学法鉴定细胞抗原标志,并通过核型分析和成瘤实验评估细胞的安全性。结果 沿长轴剪开骨髓腔涮洗细胞法是获得２～３月龄人流产胎儿四肢长骨骨髓的实用方法。在本实验范围内α-MEM+20%FBS是体外培养2～3月龄流产胎儿BMMSCs的最佳体系。分离的第３代BMMSCs除表达成体BMMSCs表面抗原标志外还表达Oct4、SSEA3和SSEA4,第6、12和24代细胞在对数增长期的群体倍增时间分别为34h、36h和40h,且均为二倍体核型、不成瘤。结论 2～3月龄人流产胎儿BMMSCs在体外容易分离和培养,表达部分胚胎干细胞抗原标志,生长速度快,传代次数多,安全性良好,可以成为人类组织工程和再生医学研究理想的种子细胞。     

间充质干细胞疗法应用于宠物临床的现状及问题

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是存在于机体间质组织中的成体干细胞.在体内或体外适宜条件下MSCs具有向多种细胞类型分化的能力,包括成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞甚至胰岛细胞和神经细胞.MSCs疗法已经成为一种新兴的治疗手段,能有效地提高宠物的生活质量,帮助动物摆脱病痛的困扰.本研究综述了MSCs疗法在宠物临床中应用的现状并讨论了应用中存在的问题.     

PR结构域蛋白1(PRDM1)慢病毒表达载体的构建及其对脐带间充质干细胞(hUC-MSC)向生殖细胞诱导分化的影响

PR结构域蛋白1基因(PR domain containing 1,with ZNF domain,PRDM1)作为原始生殖细胞(primordial germ cell,PGC)形成过程中的一个重要起始因子,在胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESC)向PGC的发育分化过程中发挥重要作用。为了研究其在成体干细胞诱导分化中的作用,本研究PCR克隆获得小鼠(Mus musculus)PRDM1基因(GenBank登录号:JX154081.1),构建了PRDM1慢病毒表达载体pCDH-PRDM1,通过293T细胞包装病毒,用携带有PRDM1基因的病毒颗粒转导脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cell,hUC-MSC)。结果表明,PRDM1基因成功在hUC-MSC中超表达;PRDM1基因能引起生殖相关基因胚胎特定时期抗原-1(stage-specific embryonic antigen-1,SSEA-1)、多能性相关蛋白3(developmental pluripotency associated 3 Dppa3,STELLA)、干细胞生长因子受体(stem cell growth factor receptor,C-KIT)和性别决定基因-同源盒2(sex determining region Y-box 2,SOX2)的上调,为进一步研究该基因的功能和提高干细胞向生殖细胞诱导分化研究奠定了一定的基础,并且为hUCMSC向生殖细胞的诱导分化提供了一个新的思路。     

猪骨髓抗菌肽 PMAP-37 基因片段的克隆及不同体重的表达差异

从杜长大母猪的股骨骨髓中提取基因组RNA，用RT-PCR 扩增抗菌肽PMAP-37 基因，获得1 条约282 bp 的片段，以pGEM-T Easy vector 为载体，将该基因片断克隆到大肠杆菌(Escherichia coli )DH5α 中。从筛选的阳性克隆中分离出PMAP-37 基因，测定其序列。分析表明，该片段为PMAP-37 cDNA 的部分序列，编码167 个氨基酸组成的多肽。研究得到的基因片段与报道的猪骨髓抗菌肽PMAP-37 cDNA 部分序列同源性达到98%。以PMAP-37 基因片段的克隆为基础，构建了优化的半定量RT-PCR 法，以18S rRNA 为内标，研究不同体重猪骨髓抗菌肽PMAP-37 基因表达的差异。结果发现，从刚出生到20 kg，PMAP-37 基因表达呈上升趋势，在20～40 kg，PMAP-37 基因表达呈下降趋势，40～60 kg，PMAP-37 基因表达又呈上升趋势，在60～90 kg，PMAP-37 基因表达呈下降趋势。     

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。     

pEGFP-loxP-Lox2272载体的构建及牛胎儿转基因阳性细胞筛选程序的优化

绿色荧光蛋白(GFP)是一种分选细胞的理想标记,将绿色荧光蛋白基因定点整合到牛的Y染色体上是利用GFP分选X和Y精子的关键.本研究通过特殊的引物设计和高保真酶PCR扩增将loxp位点和Lox2272位点引入pEGFP-N3载体中,构建了重组质粒pEGFP-loxp-Lox2272.采用LipofectamineTM (Lip)2000介导线性化质粒p EGFP-loxp-Lox22 72转染牛胎儿成纤维细胞,结果显示,在质粒用量一定的情况下30μL Lip 2000转染细胞的效果最理想;转染后的牛胎儿成纤维细胞用G418筛选,结果显示,浓度为600μg/mL的G418最适合筛选转基因细胞.本实验的结果为载体改造提供了一种有效的方法并为牛体细胞基因打靶阳性细胞系的筛选提供了重要的技术参考.     

供体核种类对水牛核移植效果的影响

采用电融合法和直接注射法进行核移植,以比较不同来源和不同类型水牛供体细胞的核移植效果。当用电融合法进行核移植时,成体耳部成纤维细胞的融合率(46.0%)、卵裂率(53.9%)和囊胚发育率(10.9%),均显著低于胎儿成纤维细胞(64.5%,70.1%和21.6%)、胎儿皮肤细胞(71.5%,70.8%和22.1%)以及卵巢颗粒细胞(88.2%,79.1%和25.5%);后三种细胞间的卵裂率和囊胚发育率无显著差异,但卵巢颗粒细胞的融合率显著高于胎儿成纤维细胞和胎儿皮肤细胞(P<0.05)。当用直接注射法进行核移植时,胎儿皮肤细胞注核后的存活率(78.2%)、卵裂率(41.6%)均显著低于成体耳部成纤维细胞(88.6%和57.4%)和胎儿成纤维细胞(85.8%和65.0%)。胎儿成纤维细胞注核后的卵裂率和囊胚发育率(23.3%)均显著高于胎儿皮肤细胞(10.1%)和成体耳部成纤维细胞(12.0%)。结果表明:(1)采用直接注核法进行核移植时,胎儿成纤维细胞作为核供体较为合适,而采用电融合法进行核移植时,用颗粒细胞作核供体更为适宜;(2)胎儿成纤维细胞的核移植效果好于成体成纤维细胞。     

供体细胞处理方法对水牛核移植效果的影响

本研究探讨了水牛供体细胞不同培养处理方法对细胞周期及其核移植效果的影响。流式细胞仪分析供体细胞周期的结果显示,水牛胎儿耳皮成纤维细胞或颗粒细胞,在增长期、汇合长满期或经血清饥饿培养或0.1μg/mL蚜栖菌素(APD) 0.5%胎牛血清(FBS)培养处理后,G0 G1期细胞比率差异显著(P<0.05),其中以0.1μg/mL APD 0.5?S培养处理的G0 G1期细胞比率最高(87.89%和89.04%);而增长期的G 2 M期的细胞比率以及汇合长满期的S期细胞比率明显高于其他三组,但经血清饥饿处理后,DNA碎片明显高于其他三组(P<0.05)。当分别以0.1μg/mL APD 0.5?S培养处理后的水牛胎儿耳皮成纤维细胞或颗粒细胞作供核时,重组胚的卵裂率及囊胚发育率,均显著高于血清饥饿处理或汇合长满期的同种供体细胞(成纤维细胞:70.14%vs 58.29%和55.90%,21.33%vs 10.55%和8.72%;颗粒细胞:74.35%vs 60.51%和57.61%,22.17%vs10.26%和9.78%,P<0.05),但汇合长满期或血清饥饿处理的供体细胞构建的重组胚,其卵裂率和囊胚率均没有显著差异(P>0.05)。将经APD处理后的供体细胞构建核移植胚胎,移植给受体水牛后有1头受体水牛妊娠并成功的产下后代。以上结果表明:0.1μg/mL APD 0.5?S预培养处理供体细胞,能有效的抑制细胞停留在G0/G1期,并能提高其核移植胚胎的发育率,而且已成功的获得后代。但在本培养系统中,血清饥饿处理供核细胞是没有必要的。