人NF-κB亚基p65、p50基因重组逆转录病毒表达载体及包装细胞株的建立和鉴定
2022-10-31
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维普资讯 http://www.cqvip.com 第37卷第l期第97页 2008年2月 华中科技大学学报(医学版) Acta Med Univ Sci Technol Huazhong VoI.37 No.1 P.97 Feb. 2008 人NF—KB亚基p 6 5、p 5 0基因重组逆转录病毒 表达载体及包装细胞株的建立和鉴定 * 桂伶俐 刘志恒 ’ 张传汉 △ 祝 畅 高 峰 430030 华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉学教研室,武汉深圳市第二人民医院麻醉科,深圳518035 摘要 目的构建分别携带人核因子一 B(NF— B)亚基p65、p50基因的逆转录病毒载体,并建立稳定产毒的包装细 胞株。方法 以RcCMV-p65、RcCMV-p50质粒为模板,PCR扩增p65、p50基因编码区全长序列,分别克隆至逆转录病 毒空载体pMSCVneo、pMSCVhyg,酶切、测序鉴定。将重组载体及空载体分别转染包装细胞系PT67,以G418或潮霉素 筛选产毒细胞株。收集病毒悬液,测定病毒滴度,并瞬时感染NIH3T3细胞及人神经干细胞,72 h后分别采用RT-PCR 和免疫细胞化学观察p65、p50的表达。结果重组逆转录病毒载体pMSCVneo—p65、pMSCVhyg—p50的酶切、测序鉴定 正确。将筛选所得的高效产毒细胞株分别命名为PT67/pMSCVneo—p65、PT67/pMSCVneo、PT67/pMSCVhyg—p50及 PT67/pMSCVhyg,测定病毒滴度分别为4×10。、6×10 、2×10 及1×10 cfu/ml。pMSCVneo—p65、pMSCVhyg—p50病 毒悬液瞬时感染NIH3T3细胞72 h后,细胞p65、p50亚基mRNA的表达明显升高;瞬时感染人神经干细胞(hNSC)72 h 后,部分细胞胞核呈p65和p50阳性染色。结论成功构建了分别携带人p65、p50基因的逆转录病毒载体,建立了稳 定、高效、正确生产逆转录病毒的细胞株。为探讨转NF- ̄B基因神经干细胞在缺血性卒中的运用前景奠定了实验基础。 关键词 干细胞移植; 脑缺血; 核因子 B; 逆转录病毒科 中图法分类号Q939.47 Construction and Identification of Recombinant Retrovirus Vectors Containing Human NF-KB Subunits p65,p50 Genes and Their Steady Packaging Cell Clones Gui Lingli ,Liu Zhiheng ~,Zhang Chuanhan △el al Department of A Psf P5 o og ,TongJi Hospital,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430030 2 Department of Anesthesi0e0gy,the Second People’s Hospital of Shenzhen,Shenzhen 518035 Abstract Objective To establish recombinant retrovirus vectors containing human NF—KB subunits p65・p50 genes re— spectively,and their packaging cell clones which stably produce viruses.Methods The whole coding regions of p65 and p50 genes were amplified from plasmids RcCMV—p65 or RcCMV—p50 by polymerase chain reaction(PCR)。and sub—cloned to the retrovira1 vectors pMSCVneo and pMSCVhyg respectively.The recombinant vectors were identified by the restriction endonu— clease digestion and DNA sequencing.The recombinant and contro1 retrovira1 vectors were transfected into the packaging cel1 1ine PT67 by 1iposome Lipofectamine M 2000.The cel1 clones stably producing retrovirus were isolated following G418 or hy— gromycin selection.The vira1 suspension was harvested,and the vira1 titer was determined by NIH3T3 cells.The transcription or translation of p65 and p50 subunits was detected in the transiently infected NIH3T3 cells or human neura1 stem cells(hNSC) by RT—PCR or immunocytochemistry at 72 h after infection.Results The recombinant retrovira1 vectors pMSCVneo—p65 and pMSCVhyg—p50 were proved to encode p65 and p50 genes by the restriction endonuclease digestion and sequencing.The cell clones efficiently producing virus were screened out by G418 or hygromycin,and designated as PT67/pMSCVneo~p65,PT67/ pMSCVneo,PT67/pMSCVhyg—pSO and PT67/pMSCVhyg.And the titers of them were 4×10 ,6×10 ,2×10 and 1×1O cfu/m1 respectively.p65 or p50 was transcripted at high 1eve1 in NIH3T3 cells,and positively stained in the nuclei of hNSC at 72 h after NIH 3T3 cells and hNSC had been transiently infected by pMSCVneo—p65 or/and pMSCVhyg—p50 retrovirus.Conclu. sion The recombinant retrovirus vectors containing human NF—KB subunits p65 and p50 genes respectively.and the packaging celllines which efficiently and correctly produce viruses have been constructed successfullyThese provide a basis for the fur_ .ther research on the possibility of neura1 stem cells transfected with NF-KB genes for brain ischemia. Key words stem cel1 transp1antation; brain ischemia; NF-kappa B; retroviridae 缺血性卒中是人类三大致死性疾患之一,传统 国家自然科学基金资助项目(No.30300328) 桂伶俐,女,1977年生,医学博士 通讯作者,Corresponding author 治疗效果欠佳,神经干细胞移植为其治疗新手段。 但移植细胞因缺血灶微环境的改变,存活时间短,分 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ 98 ・ 华中科技大学学报(医学版) 2008年2月第37卷第1期 化成的神经元数量过少,功能低下而限制了其临床 应用口]。核因子KB(NF—KB)是一种转录因子,p65、 公司;聚凝胺购自Sigma公司;质粒RcCMV—p65、 RcCMV—p50(分别含人p65、p50基因)由德国Pahl 教授惠赠;总RNA抽提试剂Trizol、质粒提取试剂、 胶回收试剂盒和免疫细胞化学试剂盒购自上海华舜 p50亚基构成的异二聚体是其发挥生物功能的主要 形式口]。NF一 B激活后能调控一系列基因表达,有 望改善移植区微环境,因此,转NF一 B基因神经干 细胞移植可能成为治疗缺血性卒中的新途径。人神 经干细胞(human neural stem cell,hNSC)对外源 公司;Taq DNA聚合酶、逆转录试剂盒购自Fer— mentas公司;T DNA连接酶、限制性内切酶(Hpa I、Xho I)购自TaKaRa公司;脂质体Lipo— fectamine 2000转染试剂购自Invitrogen公司。 1.2实验方法 基因易感性低,而逆转录病毒具有高效的感染能力, 能有效地将外源基因导入hNSC。本研究拟将人 NF—KB亚基p65、p50基因克隆至复制缺陷型逆转 1.2.1 重组逆转录病毒栽体pMSCVneo—p65、pM— SCVhyg—p50的构建 根据质粒RcCMV-p65、RcC— MV-p50中人p65、p50 cDNA编码区全长序列,分别 引入Hpa I和Xho I酶切位点合成引物(表1)。以上 述质粒为模板进行PCR反应,将分别扩增出的2.2 kb p65亚基及1.4 kb p50亚基编码区全长,通过 录病毒载体,并筛选出产生高滴度病毒的包装细胞 株。 1材料与方法 1.1主要试剂 逆转录病毒载体、包装细胞系PT67、NIH3T3 细胞系均购自BD公司;DMEM高糖培养液、胎牛 血清购自Hyclone公司;G41 8、潮霉素购自Roche Hpa I、Xho I双酶切后,分别定向克隆至pMSCVneo 及pMSCVhyg空载体,转化DH5a感受态细菌,挑选 阳性菌落,提取质粒,对其进行核苷酸测序。 表1 根据人p65、p50cDNA编码区全长序列及酶切位点设计的引物 下划线表示引入的酶切位点序列 1.2.2 基因转染及稳定筛选PT67细胞在含 (cfu/m1)一形成细胞克隆的最高稀释倍数×该克隆 数。 1O 胎牛血清的DMEM高糖培养液(完全培养液) 中培养至9O 汇合率后,用Lipofectamine 2000 转染重组载体及空载体。转染后24 h传代,转染后 48 h分别加入300/,g/ml G418或100/,g/ml潮霉 素筛选1O~14 d,至抗性细胞克隆形成。挑选克隆, 扩大培养,收集细胞上清液即逆转录病毒悬液,储存 于一8O℃。 1.2.4病毒瞬时感染NIH3T3细胞及hNSC病 毒悬液用完全培养液等比稀释,加入聚凝胺至终浓 度为4/,g/ml,感染NIH3T3细胞,6 h后换新鲜培 养液,24 h后,重复感染1次。贴壁培养的hNSCE 同样按此法进行病毒感染,第1次及重复感染时交 替运用pMSCVneo—p65和pMSCVhyg—p50病毒悬 液。感染后72 h,行RT—PCR和免疫细胞化学检 测。 1.2.5 RT—PCR检测p65、p50基因表达Trizol 1.2.3逆转录病毒滴度的测定 病毒悬液用完全 培养液以1O。、1O 、1O 和1O 倍稀释,加入8/,g/ml 聚凝胺。NIH3T3细胞以0.5×10 /孑L接种于6孔 板,培养24 h后,取1 ml上述稀释的病毒悬液及1 ml完全培养液加于6孑L板,使聚凝胺终浓度为4 提取细胞总RNA,取3/*g RNA进行逆转录,以逆 转录产物为模板行PCR反应,扩增p65、p50片断。 p65引物,上游:5 一CGCATCCAGACCAACAACA一 3 ,下游:5 一TGCCCAGAAGGAAACACCA一3 ;p50 引物,上游:5 -GGATTTCGTTTCCGTTATGT一 3 ,下游:5,_GTCCTTGGGTCCAGCAGTTA一3 。 /,g/ml,感染NIH3T3细胞。24 h后更换含300 /,g/ml G418或100/,g/ml潮霉素的筛选培养液, 14 d后,用1 多聚甲醛固定10 min,0.1 结晶紫 染液室温染色数分钟后,计数克隆数。病毒滴度 维普资讯 http://www.cqvip.com 桂伶俐等.人NF B亚基p65、p50基因重组逆转录病毒表达载体及包装细胞株的建立和鉴定 ・99。 PCR反应条件:94℃预变性2 rain,94。C变性45 S, 54℃(p50)或54.5℃(p65)或55℃(GAPDH),退 火1 rain,72℃延伸1 rain,共反应3O个循环。PCR 产物经1 琼脂糖凝胶电泳,凝胶成像系统扫描。 1.2.6免疫细胞化学检测p65、p50的表达 病毒 感染hNSC后72 h,4 多聚甲醛固定,参照试剂盒 说明采用二步法进行免疫细胞化学染色,加一抗 (p65、p50 1:500),4。C过夜,加HRP标记二抗, 室温孵育20 rain,DAB显色,光镜下观察并摄片。 2 结果 2.1 重组逆转录病霉载体的鉴定 p65、p50亚基编码区全长分别定向克隆至pM— SCVneo及pMSCVhyg空载体,得到重组载体pM— SCVneo—p65和pMSCVhyg—p50。pMSCVneo—p65 经Hpa I和Xho I双酶切后,琼脂糖凝胶电泳得到 2.2、6.5 kb的条带,分别与质粒RcCMV—p65 PCR 产物及线性化空载体大小一致(图1)。同样,pM— SCVhyg—p50可得到1.4、7.0 kb的条带,分别与质 粒RcCMV-p50 PCR产物及线性化空载体大小一 致(图2)。重组载体进行DNA测序分析,p65、p50 基因编码序列无误,开放阅读框正确。 2.2产病毒包装细胞株的建立及病毒滴度的测定 将重组载体及空载体分别转染包装细胞系 PT67,稳定筛选后所得不同包装细胞株,分别命名 为PT67/pMSCVneo—p65、PT67/pMSCVneo、 PT67/pMSCVhyg—p50及PT67/pMSCVhyg。测定 所产病毒的滴度分别为4×10 、6×10 、2×10 及 1×10 cfu/m1 2 3 M kb kb 1O.O 6.5 8.O 6.O 4.O 3.O 2.5 2.2 2.O 1:空载体pMSCVneo的Hpa I、Xho I双酶 切;2:以RcCMV—p65质粒为模板p65基因全 长的PCR产物;3:重组栽体pMSCVneo p65 的Hpa I,Xho I双酶切;M:Marker 图1重组载体pMSCVneo—p65双酶切鉴定 2 3 M kb kb 7.O 10.O 8 O 6 O 4.O 3.O 2.O 1l4 1.5 1:以RcCMV—p50质粒为模板,p50基因全长的 PCR产物;2:空载体pMSCVhyg的Xho I、 Hpa I双酶切;3:重组栽体pMSCVhyg—p50的 Xho I、Hpa I双酶切;M:Marker 图2重组载体pMSCVhyg—p50双酶切鉴定 2.3病毒瞬时感染NIH3T3细胞后p65、p50 mRNA的表达 pMSCVneo—p65或pMSCVhyg—p50病毒瞬时 感染NIH3T3细胞后,RT—PCR扩增出719 bp或 234 bp的条带,而未感染及感染pMSCVneo或pM— SCVhyg病毒的细胞则无特异性扩增(图3、4)。 2.4病毒瞬时感染hNSC后p65、p50的表达 pMSCVneo—p65和pMSCVhyg—p50病毒瞬时 感染hNSC后,p65、p50免疫细胞化学显示,部分细 胞呈胞核p65和p50阳性染色(图5)。 3讨论 神经于细胞具有自我更新、多向分化的潜能,在 缺血性卒中的治疗中有广阔的运用前景。它不仅可 替代缺血灶退变的神经元,而且能克服单纯神经元 移植所存在的供体来源困难,供体、受体整合受限等 2 3 M bp 2 000 1 500 1 000 750 719 500 1:未感染的NIH3T3细胞;2:感染pMSCVneo 病毒的NIH3T3细胞;3:感染pMSCVneo—p65 病毒的NIH3T3细胞;M:Marker 图3 R ̄PCR检测pMSCVneo—p65病毒感染 NIH3T3细胞后p65 mRNA的表达 维普资讯 http://www.cqvip.com ・ 1OO ・ 华中科技大学学报(医学版) 2008年2月第37卷第1期 2 3 M bp 2 000 1 500 1 000 750 500 250 234 1:感染pMSCVhyg—p50病毒的NIH3T3细 胞;2:未感染的NIH3T3细胞;3:感染pM— SCVhyg病毒的NIH3T3细胞;M:Marker 图4 RT—PCR检测pMSCVhyg—p50病毒感染 NIH3T3细胞后p50 mRNA的表达 A:部分细胞胞核呈p65阳性染色;B:部分细胞 胞核呈p50阳性染色 图5 免疫细胞化学检测pMSCVneo—p65和 pMSCVhyg—p50病毒感染hNSC后p65、 p50的表达(DAB显色,×200) 缺点。但是,移植细胞生长微环境的改变是影响疗 效的重要因素。将外源基因转入神经干细胞,改善 其自身移植后的生存微环境,成为研究热点。 NF— B在中枢神经系统可被多种因素激活,进 而参与基因表达的调控。虽然它能导致TNFa等 多种炎性介质释放,但有研究证实,它也能介导许多 有利于缺血区微环境改善的细胞因子的表达,如神 经营养因子为神经再生提供营养,II 一1和IL—l1影 响神经干细胞的分化,血管内皮生长因子影响血管 生成,血小板源生长因子诱导神经干细胞的化学趋 化性等 ]。并且,NF— B还可激活抗凋亡基因如 Bcl一2、凋亡抑制蛋白等的表达,可能发挥神经保护 作用 ]。因此,有必要探讨转NF— B基因神经干细 胞在缺血性卒中的运用前景。 在体外,hNSC聚集成神经球悬浮生长,且细胞 增殖相对缓慢,因而对外源基因的易感性明显降低。 而负载外源基因的逆转录病毒有很高的转染效率, 可有效地整合人靶细胞基因组,稳定持久地表达所 带的外源基因。本实验使用的复制缺陷型逆转录病 毒载体pMSCVneo及pMSCVhyg,含有从鼠干细 胞PCMV病毒来源的5 长末端重复序列,特别适合 目的基因在干细胞中的高水平表达。在转染了含有 包装信号的逆转录病毒载体后,包装细胞合成的病 毒结构蛋白(如胞膜蛋白、衣壳蛋白等)将病毒基因 组的转录产物(包括筛选基因、目的基因等)包装成 假病毒颗粒。形成的假病毒颗粒通过胞膜蛋白能广 泛地与哺乳动物细胞膜受体结合,介导逆转录病毒 对靶细胞的有效感染。由于假病毒颗粒缺乏编码结 构蛋白的基因,所以感染细胞后不能复制,具有生物 安全性 。 将外源基因转入靶细胞的效率高低是基因治疗 的关键,其中逆转录病毒滴度是影响转染效率的重 要因素之一。病毒滴度是评价病毒生产细胞分泌感 染性病毒颗粒的主要指标,能反映病毒感染靶细胞 的效能。NIH3T3细胞不含病毒基因和克隆的目的 基因,将筛选出的包装细胞株所产生的病毒悬液感 染NIH3T3细胞,通过耐药集落形成实验,可真实 反映包装细胞装配和释放的病毒颗粒的效果及滴 度l7]。成功转染靶细胞需要足够滴度的病毒悬液, 病毒滴度为10 ~10 cfu/ml才能满足体外转染需 要。本研究结果显示病毒滴度均在10 数量级,已 达到了进一步实验研究的要求。 本研究中,重组逆转录病毒载体经酶切及DNA 测序证实构建成功,且所得产毒细胞株包装的逆转 录病毒有感染能力,能正确转录人NF— B亚基p65、 p50 mRNA。进一步的实验发现,hNSC感染此病 毒后,NF— B亚基可直接进入核内发挥功能,与Bi— tar等 的研究结果一致。这些为探讨转NF— B基 因神经干细胞在缺血性卒中的运用前景奠定了实验 基础。 (下转第108页) 维普资讯 http://www.cqvip.com ・108・ 华中科技大学学报(医学版) 2008年2月第37卷第1期 2),其余患者均以自发性出血为首发症状,虽2例患 但不会自行消失,多采取外科手术治疗或介入治疗; 而外周动脉动脉瘤,因其部位较深,瘤体较小,手术 难度大,且经过颅内外血管重建,血流压力改变后有 自行消失的可能,多采取保守治疗[7]。 MRI及MRA(磁共振血管造影)虽能显示颈内 者有明确的高血压病史,但其表现为蛛网膜下腔出 血1例,脑实质出血破入脑室1例(非高血压好发部 位),因此对自发性脑出血,高度怀疑颅内血管性疾 病患者应常规行DSA检查以明确病因。本组烟雾 病合并动脉瘤患者中,较多的还是表现为蛛网膜下 腔出血,约占全部病例的55.56 (5/9),这与单纯 性烟雾病出血多见于基底节区及脑室内出血有所不 动脉、大脑前动脉、大脑中动脉的狭窄及闭塞及烟雾 血管的特征,但其存在在血流较快及涡流的部位信 号丢失.可能出现假阳性及过高估计狭窄程度;对烟 雾病的颈外代偿血管显示不佳;对较小的动脉瘤可 能出现漏诊等缺点,因此对此病的诊断价值有限 ]。 参 考 文 献 [1] 易梅,徐庭国,王峰,等.烟雾病并发颅内出血的DSA影像分 析EJ].介入放射学杂志,2002,l1(1):5-7. S,SAKAKI T,MORIMOTO T,et a1.Char— [2] KAWAGUCHIacteristics of intracranial aneurysms associated with moyamoya 同。本组病例还发现位于willis环附近的主要动脉 动脉瘤,其破裂出血多造成蛛网膜下腔出血;而累及 烟雾血管及侧支血管的外周动脉动脉瘤,其破裂出 血多导致脑叶出血,脑室出血,也可表现为蛛网膜下 腔出血,其出血部位与所合并动脉瘤的类型及部位 相关 。 DSA检查是诊断烟雾病的重要方法,它可以显 disease,a review of 111 cases rJ_.Acta Neurochir,1996,138 (1】)11287—1294. 示颅内外血管有无闭塞和狭窄、颅内外血管侧支循 环的情况及有无合并动脉瘤。从图1~3的C图可 看出烟雾病患者颈内动脉末端、大脑前动脉及大脑 中动脉狭窄、闭塞,脑底较多烟雾状异常血管网形 [3] 程华怡,丁美修.烟雾病伴发动脉瘤[J].国外医学・脑血管 疾病分册,1997,5(5):297—299. [4] HAMADA J,HASHIMOTO N,TSUKAHARA T,et a1. Moyamoya disease with repeated intraventricular hemorrhage due tO aneurysm rupture[J].J Neurosurg,1994,80(2):328— 331. 成。图1B、图2B还可见后交通动脉增粗,大脑后动 脉后胼周动脉分支代偿供应大脑前、中动脉缺血区。 图3C显示脑膜中动脉及颞浅动脉增粗,发出穿硬 脑膜支,供应大脑前、中动脉缺血区。 对于是否合并动脉瘤,DSA检查是确诊的“金 标准”。它可显示动脉瘤的有无,大小、部位、侧支循 环情况,对制定治疗方案具有重要的参考意义。对 于主要动脉动脉瘤,随着血流冲击,往往可以增大, [5] 张海鸥,饶明俐,于林丛.烟雾病与颅内动脉瘤的实验研究 [J].中风与神经疾病杂志,2000,17(5):267—268. [6] 郭道芳,刘作勤,唐军,等.烟雾病伴发动脉瘤(附22例报道) [J].介入放射学杂志,2000,9(3):139—140. 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