CD31可作为分离纯化猪肝窦内皮细胞的标记分子

血小板-内皮细胞粘附分子(platelet endothelial cell adhesion molecule-1,CD31)是内皮细胞表面一种重要的膜分子,常作为特异性标记鉴定内皮细胞.然而,CD31是否可作为纯化猪(Sus scrofa)肝窦内皮细胞(porcine liver sinusoidal endothelial cell,pLSEC)的特异性标记还有待验证.本实验通过CD31流式分选分离纯化pLSEC,观察分离后的pLSEC是否具有标志性的窗孔结构.以α-1,3-半乳糖苷转移酶基因敲除(α-1,3-galactosyltransferase knockout,GTKO)的五指山小型猪为研究材料,采用胶原酶原位肝脏灌注、离体消化,Percoll梯度离心,异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)-CD31标记pLSEC进行流式分选.结果表明,分离得到的pLSEC在倒置显微镜下细胞呈典型的内皮细胞形态,铺路石样排列;通过透射电镜观察到细胞具有窗孔结构,通过环境扫描电镜观察到pLSEC与猪主动脉内皮细胞(porcine arterial endothelial cell,pAEC)细胞表面结构具有明显区别,pLSEC具有特殊的窗孔结构.利用实时荧光定量PCR检测pLSEC、pAEC和猪耳成纤维细胞(porcine ear fibroblast cell,pEFC)的CD31、细胞粘附因子(cell adhesion molecules,CD146)、血友病因子Ⅷ基因(hemophilia factorⅧ,Ⅷ-F)、血管性血友病因子基因(von willebrand factor,vWF)的表达.结果表明,pLSEC的CD31、CD146、Ⅷ-F和vWF表达量显著高于pAEC和pEFC.利用免疫荧光法检测到pLSEC具有摄取细胞膜红色荧光探针(1,1’-dioctadecyl-3,3,3’,3’-tetramethylindocarbocyanine perchlorate,DiI)标记的乙酰化低密度脂蛋白(acetylated low density lipoprotein,Ac-LDL)的内吞功能.总之,利用CD31分离纯化的pLSEC,具有典型窗孔结构和内吞功能,同时高表达CD146、Ⅷ-F和vWF等肝窦内皮细胞的标记分子,为进一步研究异种肝移植的血小板减少症的问题提供了良好的细胞材料.     

CRISPR/Cas9介导CMAH基因敲除猪创制及繁育分析

N-羟乙酰神经氨酸(N-acetylneuraminic acid,Neu5Gc)是引起异种移植排斥反应的重要非半乳糖抗原,由单磷酸胞嘧啶-N-乙酰神经氨酸羟化酶(cytidine monophospho-N-acetylneuraminic acid hydroxylase,CMAH)催化生成。本研究以α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)敲除猪为基础,利用CRISPR/Cas9制备CMAH基因敲除(CMAH~(-/-))巴马小型猪(Sus scrofa),并评估其健康及繁育状况。针对猪CMAH基因设计单链导向RNA(single guide RNA,sgRNA)并进行效率验证,敲除效率较高的CMAH-g1电转染巴马猪耳成纤维细胞(ear fibroblasts of Bama mini pigs,BMEF),鉴定为阳性的细胞作为核供体,利用体细胞核移植技术制备CMAH~(-/-)猪。提取仔猪基因组DNA,PCR测序确定突变类型;用Anti-Neu5Gc抗体进行免疫荧光检测确定仔猪器官Neu5Gc表达情况。采集4月龄CMAH~(-/-)巴马猪血液检测其生理指标;CMAH~(-/-)巴马公猪6月龄性成熟后配种,以母猪的产仔数评价CMAH~(-/-)公猪的繁育能力。结果成功获得CMAH~(-/-)巴马猪,有-2 bp/-2 bp和-1 bp/-1 bp共2种纯合敲除类型。免疫荧光检测结果显示在CMAH~(-/-)猪器官表面未检到Neu5Gc表达,表明CMAH基因被敲除。与野生型(wild type,WT)相比,CMAH~(-/-)猪血常规和血生化无显著差异,与CMAH~(-/-)公猪配种的母猪产仔数正常。本研究利用CRISPR/Cas9技术制备了GGTA1/CMAH基因敲除猪,健康状况和繁育能力正常,该猪可为进一步降低异种器官移植急性排斥反应提供低免疫原性供体。     

应用半乳糖表型差异高效筛选α-1,3半乳糖苷转移酶基因缺失的猪成纤维细胞

【目的】筛选α-1,3半乳糖苷转移酶(α1,3galactosyl transferase,GGTA1)基因缺失的猪成纤维细胞。【方法】用同源重组载体pBS-GGTA1-SKO和pBS-GGTA1-DKO电转染GGTA1单等位基因敲除(GGTA1+/-)的五指山小型猪胎儿成纤维细胞,利用磁激活细胞分选(MACS)、MACS联合流式细胞术(FACS)、TcdA联合FACS等3种方法进行细胞筛选;对MACS筛选获得的单细胞克隆进行PCR和FACS鉴定,对MACS联合FACS、TcdA联合FACS获得的细胞集落进行PCR鉴定。【结果】经MACS筛选获得了11个细胞克隆,经鉴定2个是GGTA1-/-细胞克隆,阳性率为18.2%;MACS联合FACS筛选获得了3个细胞克隆,经鉴定无GGTA1-/-细胞克隆,阳性率为0;TcdA联合FACS筛选获得了3个细胞克隆,经鉴定均为GGTA1-/-细胞克隆,阳性率为100%。【结论】MACS法筛选和TcdA联合FACS法筛选这2种方法均可以高效筛选出GGTA1双等位基因缺失的猪成纤维细胞,可用于进一步制备供异种器官移植的基因修饰小型猪。     

表达人CD47基因的巴马小型猪创建及其表达分析

异种器官移植是解决供体器官短缺的有效途径之一,猪(Sus scrofa)是人类(Homo sapiens)异种器官移植的理想供体.然而,异种移植物进入受体后将被受体巨噬细胞清除,其主要原因是巨噬细胞表面的受体-信号调节蛋白α(singal regulatory proteinα,SIRPα)不能特异地识别异种细胞表面的整合素相关蛋白(integrin associated protein,IAP又称CD47),导致移植物细胞被受体内的巨噬细胞吞噬并清除.本研究在敲除α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1,3-galactosyltransferase knockout,GTKO)的巴马小型猪基础上,转入hCD47基因,制备表达hCD47基因的GTKO/hCD47巴马小型猪,可避免超急性排斥反应并减弱受体巨噬细胞对移植物细胞的吞噬.首先构建巨细胞病毒增强子和鸡β肌动蛋白启动子(cytomegalovirus early enhancer/chicken β-actin promoter,CAG)调控的hCD47基因表达载体pCAGGS-hCD47-Neo,转染GTKO巴马小型猪的耳成纤维细胞,然后通过体细胞克隆技术制备转基因克隆猪.利用PCR对克隆仔猪进行转基因鉴定,通过qRT-PCR、Westem blot和免疫组化等方法分析hCD47在转基因猪的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、胰腺等组织的表达.抽取存活仔猪血液进行生理指标检测,监测其健康状况.通过体细胞克隆技术获得了13头转基因克隆猪,PCR鉴定均为hCD47基因阳性猪.qRT-PCR结果显示,hCD47基因在各器官中的表达量由高至低依次为胰腺、肝脏、肺脏、脾脏、肾脏和心脏.Western blot及免疫组化结果进一步证实hCD47基因在胰腺、肝脏等中均具有较强表达,与qRT-PCR结果一致.血液生理指标显示,存活仔猪健康状况良好.本研究成功制备了表达hCD47基因的GTKO巴马小型猪,确证了hCD47基因在主要器官中的表达特征,将有助于探究hCD47基因在减弱受体巨噬细胞对异种移植各器官的排斥反应.     

利用TALENs技术建立基因定点修饰的猪Oct-4-EGFP细胞系

本研究旨在建立一个用于干细胞示踪的报告体系,将EGFP cDNA及两侧带有LoxP位点的neo抗性基因插入五指山小型猪内源性Oct-4基因的终止密码子处,以Oct-4基因完整的5'调控区启动EGFP的表达,为猪干细胞研究提供有价值的工具。试验定制了针对猪Oct-4终止密码子的TALENs,与打靶载体共转染猪耳成纤维细胞,药物筛选得到抗性克隆点514个,经过PCR鉴定,共获得杂合阳性克隆点36个,打靶效率分别为5.6%和13.0%。本研究成功获得了Oct-4-EGFP转基因细胞系,并证明了TALENs技术可以明显提高同源重组效率。     

CRISPR/Cas9介导的ASGR1基因敲除猪制备

猪(Sus scrofa)内皮细胞的去唾液酸糖蛋白受体1(asialoglycoprotein receptor 1,ASGR1)是诱发异种肝移植后受体发生血小板减少症的主要诱因之一.本研究在α-1,3-半乳糖基转移酶基因(α-1,3-galactosyltransferase,GGTA1)敲除的五指山小型猪基础上,利用规律成簇间隔短回文重复(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/Cas9,CRISPR/Cas9)结合体细胞核移植技术制备ASGR1基因敲除猪,针对猪ASGR1基因设计并构建了靶向表达载体单链导向RNAl (single guide RNA1,sgRNA1),将sgRNA1与增强绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)质粒共同电转染GGTA1基因敲除猪耳成纤维细胞,流式细胞仪富集筛选带绿色荧光的细胞后培养单细胞克隆.实验结果表明,PCR测序检测培养获得的41个单细胞克隆,37个克隆发生基因突变,ASGR1基因突变效率为90％,其中双等位基因敲除的细胞克隆30个,效率高达73％.选择4个ASGR1基因敲除类型不同的细胞为核供体进行核移植,将早期重构胚移植到4头受体猪,2头妊娠至终期,产仔猪6头,Western blot显示ASGR1基因敲除仔猪的肝脏中没有ASGR1的表达.对sgRNA1的13个潜在脱靶位点,分别设计引物进行PCR扩增和测序,结果显示没有脱靶现象.总之,本研究利用CRISPR/Cas9结合体细胞核移植技术快速高效地制备了GGTA1/ASGR1基因敲除五指山小型猪模型,有望解决异种肝移植后出现的血小板减少症,为临床过渡肝的应用研究提供了良好的研究材料.