鸡输卵管生物反应器的研究进展

随着人们对营养类蛋白、医用类蛋白需求量的增长,建立经济高效的生产技术平台成为转基因动物研究的重要领域,鸡输卵管生物反应器作为转基因鸡重要的应用器官得到越来越多的重视。目前,构建用于携带外源基因的高效表达载体和良好的导入方法是制备能够稳定生产外源基因转基因鸡的关键技术,文章对鸡输卵管生物反应器的研究进展进行了综述,并提出了存在的问题。     

CRISPR/Cas9 knock-in介导的输卵管特异性表达转基因鸡研究进展

利用动物生物反应器生产重组蛋白是一种具有应用前景的生物技术。鸡输卵管生物反应器是理想的动物生物反应器之一,其优点在于表达的外源蛋白能够分泌到蛋清中,可避免蛋白提取过程中对鸡本身造成伤害,同时蛋清成分简单,便于后期的纯化。目前利用慢病毒结合原始生殖细胞(PGCs)制备转基因鸡被认为是最可行的方法,但因外源基因随机整合且生殖系传递效率较低,使转基因鸡研究受到技术上的限制。而2013年问世的CRISPR/Cas9基因敲入(CRISPR/Cas9 knock-in)技术能够使外源基因精准定向插入基因组特异性位点,这对生产输卵管特异性转基因鸡具有重大意义。文章综述了鸡输卵管反应器的研究进展、CRISPR/Cas9 knock-in技术在输卵管特异性表达转基因鸡研究和鸡育种领域的应用现状,并指出了目前存在的问题和相应的解决办法。     

鸡卵清蛋白基因5’端调控区的克隆及其序列分析

应用PCR技术从鸡输卵管组织基因组中扩增出了1．00kb的鸡卵清蛋白基因5‘端调控区序列。序列分析表明，该区域含有TATA框及激素识别位点，具备输卵管定位表达的调控能力。为外源基因在鸡输卵管中的定位表达奠定了基础。     

1.1kb、2.7kb、3.0kb鸡输卵管组织特异性启动子的克隆及细胞评价

鸡卵清蛋白基因启动子是指导外源基因高效特异性表达的理想调控区,利用卵清蛋白启动子驱动外源蛋白大量表达,需要包含组织特异性相关序列。本研究以海兰白鸡的基因组为模板,采用PCR扩增了1.1 kb、2.7 kb和3.0 kb的卵清蛋白启动子区,置换pcDNA6.2-GFP中CMV启动子序列,构建了真核表达载体pOV1.1 kb-GFP、pOV2.7 kb-GFP、pOV3.0 kb-GFP;转染原代输卵管上皮细胞和中国仓鼠卵巢细胞(CHO),PCR、RT-PCR证明重组载体能够整合到细胞基因组内,并进行转录;倒置荧光显微镜下观测到绿色荧光蛋白表达;启动子表达效率由高到低依次是CMV启动子、1.1 kb、2.7 kb、3.0 kb卵清蛋白启动子。研究结果为瞬时表达模型的建立和输卵管生物反应器的研究奠定基础。     

鸡卵清蛋白基因5′调控序列表达载体的构建及其在鸡原代输卵管上皮细胞及鸡成纤维细胞的表达

将氯霉素乙酰转移酶（CAT）基因与鸡卵清蛋白基因上游调控序列融合，构建了pCAT-3-OVP(鸡卵清蛋白基因5′调控序列）表达载体。将构建的载体与脂质体混合后制备转染液，转染鸡原代输卵管上皮细胞和鸡成纤维细胞进行瞬时表达。结果表明，在鸡原代输卵管上皮细胞，转染后48h表达量最高，为0．67μg/L;而在鸡成纤维细胞，不论有无类固醇激素存在，均不表达。结果提示，在输卵管细胞中存在细胞特异性转录因子。     

碱性磷酸酯酶基因在鸡胚和人乳腺癌细胞中的表达

通过PCR方法从pSEAP2-control质粒获得人胎盘碱性磷酸酯酶(PLAP)基因,并克隆到鸡输卵管特异性表达载体(pAB-Sig-SV40)卵清蛋白基因调控区下游.pSEAP2-contro1和pAB-Sig-AP-SV40质粒转染鸡胚细胞和乳腺癌细胞(MCF-7),转染48h后以对硝基苯磷酸钠(pNPP)为底物检测PLAP的活性,结果pSEAP2-contro1在鸡胚细胞和MCF-7细胞中表达PLAP,pAB-Sig-AP-SV40在鸡胚细胞中不表达,而在MCF-7细胞中表达.说明鸡胚细胞可以表达有活性的人源糖蛋白,另外也说明在雌激素受体细胞中,鸡卵清蛋白基因启动子可启动外源基因表达.     

用逆转录病毒法制作鸡输卵管生物反应器的研究

自80年代以来,人们对转基因鸡的方法进行了探索。已经运用的制作转基因鸡的方法有显微注射法、精子载体法、原生殖细胞法、逆转录病毒法。从目前世界各研究室的研究结果来看,逆转录病毒法是制作转基因鸡最有效、最成功的方法。所以在鸡的胚胎干细胞的筛选还未成功、基因打靶尚不可能的情况下,此法是制作鸡的输卵管生物反应器首选的方法。下面就鸡的生物反应器和逆转录病毒法分别作以综述。 1 鸡生物反应器的研究 从80年代以来随着转基因动物个体表达系统的研究,哺乳动物的乳腺生物反应器如鼠、牛、羊等已有成功的报道。作为禽类的生物反应器也已经起步,鸡是禽类中最常见、数量最多的。鸡蛋成分简单,由白蛋白、卵黄、卵壳组成,白蛋白又包括卵清蛋白、卵转铁蛋白、卵粘蛋白、溶菌酶,其中卵清蛋白最多可达重量比的65%,在产蛋母鸡输卵管管状腺体细胞总合成蛋白中占55%～60%,在成熟母鸡输卵管的管状腺体细胞中主要白蛋白的合成超过了总翻译能力的70%,卵清蛋白的高效合成过程促使研究者想到它的启动子,高效启动合成外源蛋白。     

动物乳腺生物反应器在现代生物制药中的应用

目的基因在乳腺中表达的转基因动物称为动物乳腺生物反应器(mammary gland bioreaetor),又称为动物个体乳腺表达系统.动物乳腺生物反应器出现于20世纪90年代初,它是一项利用转基因动物的乳房代替生物发酵,大规模生产供人类疾病治疗和保健用的生物活性物质或药用珍稀蛋白的现代生物技术,其核心内容是利用乳蛋白基因的乳腺特异性调控成分驱动外源基因在动物乳腺中高效表达,以期通过源源不断地回收乳汁来提取大量有重要药用价值的生物活性外源蛋白.因此,动物乳腺生物反应器在现代生物制药领域中具有广阔的开发前景.     

基因打靶与体细胞克隆技术制备乳腺生物反应器的研究进展

在动物乳腺生物反应器研究中,传统方法不可避免地造成基因表达调控元件的人工拼接和外源基因在动物基因组中随机整合所带来的“位置效应”,致使转基因动物外源基因的表达水平不高且差异较大。而基因打靶在外源基因定点整合、消除位点效应方面具有明显优势。体细胞核移植技术可以提前在细胞水平对转基因动物进行筛选,不但可以节省时间,更降低了制备乳腺生物反应器的成本。作者简述了基因打靶与体细胞核移植技术结合制备乳腺生物反应器的优越性、存在问题、解决办法及其应用前景和展望。     

利用动物乳腺生物反应器生产人凝血因子Ⅸ

转基因动物乳腺生物反应器是利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达,并从转基因动物奶中获 取重组蛋白。利用转基因动物乳腺生物反应器生产人凝血因子Ⅸ是一种新型的生物制药方法且具有广阔的应用前景。本文就转基因动物 乳腺生物反应器生产人凝血因子Ⅸ的载体构建、研究现状以及存在的问题等作一综述。     

Primordial germ cells (PGCs) as a tool for creating transgenic chickens

The transgenic chicken has great potential as a bioreactor for the production of valuable pharmaceutical proteins, notably in the oviduct/egg. Whereas conventional transgenic approaches have significant limitations in this species, an alternative approach employing primordial germ cells (PGCs), the progenitor cells to ova and spermatozoa, has now been successfully applied to the insertion of exogenous genes into birds. Recent developments in manipulating avian embryos make it possible to produce germline chimeras derived from transferred PGCs. In this review we describe the migration pathway of chicken PGCs during early development. We then summarize different methods for the isolation of PGCs and the diversity of techniques used to introduce genes into these cells. Finally, we describe an in vitro assay for testing tissue-specific vectors designed to express heterologous proteins in transgenic chickens.     

鸡蛋壳内部组成、构造及其质量的基因调控技术

蛋壳质量问题一直困扰着蛋鸡养殖业的发展.本文结合蛋壳形成过程,针对蛋壳组成、构造特点,分析蛋壳钙和基质蛋白沉积量对蛋壳质量的影响,结合传统蛋壳质量改善措施及现存问题,探讨钙结合蛋白-D28k和基质蛋白外源基因注射蛋鸡调控蛋壳质量的应用可能性.随着研究的深入,外源基因表达调控蛋鸡输卵管和子宫内相关产物表达量,将为改善蛋壳质量提供新的技术手段.但蛋壳内部组成、构造和蛋鸡体内相关腺体分泌物对蛋壳形成机制影响等基础研究尚不完善,是制约外源基因调控技术在蛋壳质量改善研究领域应用的主要因素.     

用逆转录病毒法制作鸡输卵管生物反应器的研究

本文综述了鸡的生物反应器和逆转录病毒法的研究，目前逆转录病毒法是制作鸡生物反应器的最合适的方法。     

表达抗流感病毒基因重组慢病毒滴度测定及感染效率分析

分别将靶向禽流感病毒(AIV)多靶点siRNA和鸡Mx基因克隆到p201慢病毒表达载体,采用鸡β-actin启动子替换p201慢病毒载体CMV启动子构建重组慢病毒载体p201-β-Mx-siRNA。并将其与辅助包装质粒共转染293T细胞,72h后收集细胞上清,实时荧光定量PCR测定重组慢病毒(rLV-MX-siR-NA)与对照组重组慢病毒(rLV-GFP)CT值,两者比较确定rLV-MX-siRNA滴度。rLV-Mx-siRNA以MOI=4感染猪胎儿成纤维细胞(PEF)并传代培养,提取后代细胞RNA检测外源基因转录以及应用间接免疫荧光试验检测鸡Mx蛋白的表达。结果表明,rLV-Mx-siRNA浓缩后滴度与已知滴度的rLV-GFP相等,为2×108 TU/mL,感染PEF效率>95%。感染rLV-Mx-siRNA的细胞传至第5代和第10代检测到外源基因转录以及鸡Mx蛋白的表达。表达鸡Mx基因和靶向AIV多靶点siRNA重组慢病毒滴度的测定与感染效率的分析,其结果为研究抗AIV转基因猪及其抗AIV的体外评价奠定了基础。     

鸡褪黑激素受体基因在开产前后不同组织中的表达差异

为了从分子水平上了解鸡褪黑激素受体（MTNR）基因在开产前后不同组织中的表达差异,以β-actin基因为内标基因,运用实时荧光定量PCR方法,比较了MTNR1A、MTNR1B和MTNR1C这3个受体基因在心脏、肝脏、输卵管、卵巢、脑和视交叉各组织及在鸡开产前后表达量的差异。结果表明,MTNR1A只在开产后各组织中的表达量存在差异,其中以卵巢组织表达量最高,心脏中表达量最低。MTNR1B和MTNR1C的表达量在开产前或开产后均表现出组织间的显著差异;在开产前后的各组织中,MTNR1B的表达量均以视交叉为最高,卵巢为最低;而MTNR1C的表达量在开产前以心脏中最高,开产后在视交叉中最高,在卵巢组织中的表达量开产前后均为最低。同一组织开产后与开产前比较,MTNR1C基因在心脏、输卵管和脑组织中的表达量呈显著下调趋势。因此,3个受体基因在鸡的不同组织和生理时期存在表达差异。     

抗鸡源EphA2蛋白小鼠多克隆抗体的制备及其特性研究

为深入探究鸡源EphA2生物学功能,试验首先对鸡源EphA2基因进行了原核分段克隆以及真核表达载体构建。重组原核表达载体分别命名为pGEX-6p-1-EphA2-A(1-534aa)和pGEX-6p-1-EphA2-B(585-972aa),真核表达载体命名为pcDNA3.1-EphA2。重组原核表达载体转化BL21后经IPTG诱导以及SDS-PAGE分析发现,融合蛋白GST-EphA2-A和GST-EphA2-B均获得有效表达。以纯化的GST-EphA2-A和GST-EphA2-B蛋白免疫小鼠制备了抗鸡EphA2多克隆抗体。间接免疫荧光试验以及Western blot试验表明,所制备的抗鸡EphA2多克隆抗体不仅能识别转染pcDNA3.1-EphA2的DF-1及LMH细胞中表达的外源性EphA2,而且还能有效识别内源性鸡源EphA2蛋白。本研究中鸡EphA2的成功表达及其多克隆抗体研制为后续研究鸡EphA2的功能提供了分子生物学工具。     

京海黄鸡促性腺激素释放激素受体基因密码子特性分析

为了了解鸡促性腺激素释放激素受体(gonadotropin releasing hormone receptor, GnRHR)基因的密码子特性,以便于为GnRHR基因的表达选择合适的外源表达系统,本研究使用在线工具CUSP、CHIPS及CodonW软件对鸡GnRHR基因的密码子特性进行分析,并与鸡、模式动物基因组和其他动物GnRHR基因密码子特性进行比较.结果显示,京海黄鸡GnRHR基因的ENc值较小,具有较强的密码子偏好性,且偏好以G/C结尾的密码子, GnRHR基因CDS序列中,GC含量大于AT含量;CodonW软件计算结果表明,京海黄鸡GnRHR基因密码子中,密码子GCC、ATC、CTC、CTG、CGC、CGG、AGC、TCC和GTG(RSCU>2)偏好性较强,且均以G/C结尾.对31条鸡基因分析表明鸡偏好密码子中有12种G/C结尾的密码子.与大肠杆菌、酵母菌和小鼠基因组密码子使用频率比较显示,京海黄鸡GnRHR基因密码子偏好性与3种生物相差很大,不适合进行外源表达.与其他动物GnRHR基因密码子偏好性比较显示,禽类GnRHR基因偏好含有或以G/C结尾的密码子,而其他物种的GnRHR基因无强烈的偏好性.聚类分析结果表明,亲缘关系近的物种之间倾向于拥有相同的密码子偏好性.