慢病毒载体及其介导的RNA干扰在基因治疗中的应用研究

主要就慢病毒载体及其介导的RNA干扰技术在基因治疗中的应用研究进行了综述,并对其在该领域具有的广阔前景进行了展望.慢病毒载体作为一种新型的载体,可有效地将携带的目的基因导入宿主细胞,并将其整合到宿主细胞基因组中,从而使目的基因得以持久稳定地表达.该载体因具有高感染性、高表达效率及不易诱发宿主免疫反应等优点,已成为基因治疗研究中的一个重要工具.RNA干扰技术可以特异性抑制或关闭特定基因的表达,因此该技术可广泛应用在基因功能探究和恶性肿瘤治疗等领域.由慢病毒载体介导的RNA干扰技术能持久、稳定、特异性地抑制各类细胞中特定基因的表达,在病毒感染、肿瘤等疾病的基因治疗中被广泛应用,成为生物医学领域的新热点.     

靶向多肽R8-HBAP抑制成人T细胞白血病细胞恶性增殖

成人T细胞白血病(Adult T-cell leukemia,ATL)是与人类T淋巴细胞白血病1型病毒(Human T-cell leukemia virus type 1,HTLV-1)感染密切相关的恶性淋巴细胞白血病.HTLV-1反义编码的HBZ(HTLV-1 b ZIP factor)蛋白在ATL发生过程中扮演极为重要的角色.为了寻找治疗成人T细胞白血病的方法,设计了能与HBZ蛋白形成二聚体,从而封闭HBZ蛋白功能的靶向多肽R8-HBAP.通过免疫共沉淀实验,发现R8-HBAP可以有效抑制HBZ蛋白与下游靶蛋白c-Jun的结合,报告基因实验显示,R8-HBAP能阻遏HBZ蛋白对AP-1信号通路的调控作用.MTT和流式细胞术实验发现,R8-HBAP能抑制ATL细胞的恶性增殖并促进细胞凋亡.因此,靶向多肽R8-HBAP通过阻遏HBZ蛋白的功能从而抑制白血病细胞的恶性增殖,为R8-HBAP的开发利用及成人T细胞白血病的治疗提供一定的实验依据.     

下调ATF5基因表达对神经胶质瘤细胞增殖及巨细胞病毒复制的影响

采用慢病毒介导的小RNA干扰技术,靶向干扰神经胶质瘤U87细胞中ATF5基因的表达,构建ATF5基因下调稳定表达的细胞株,并用Real-time PCR检测ATF5基因的下调表达效率。CCK8实验检测下调ATF5基因表达后对U87细胞增殖的影响;Semi-quantitative RT-PCR及Western-blot分别在mRNA、蛋白水平上检测下调ATF5的表达后对感染的HCMV复制的影响。研究结果显示,下调ATF5基因的表达可以抑制U87细胞的增殖,并且可以分别在mRNA、蛋白水平上抑制HCMV的复制。抑制U87细胞的增殖可以减慢神经胶质瘤的增长速度,抑制HCMV的复制可以减慢或者阻止神经胶质瘤恶性转化过程。由此可以推断出,下调ATF5基因的表达不仅可以直接抑制神经胶质瘤细胞的生长,还可以间接的抑制神经胶质瘤的发生发展。因此,下调ATF5的表达可能成为治疗神经胶质瘤的新的方法。     

靶向survivin基因的shRNA慢病毒载体的构建及其对膀胱癌EJ细胞凋亡的影响

目的:构建survivin基因特异性shRNA慢病毒干扰载体,转染膀胱癌EJ细胞,研究survivin基因在膀胱癌细胞株中的表达抑制情况,观察survivin shRNA慢病毒载体对EJ细胞凋亡的影响.方法:以survivin基因为靶标设计shRNA干扰序列,克隆至p SIH1-H1-cop GFP慢病毒载体.干扰载体鉴定正确后转染膀胱癌细胞株EJ细胞,荧光显微镜下观察GFP表达情况,实时荧光定量PCR检测survivin基因mRNA含量变化,Western blotting法检测survivin蛋白表达,Annexin V-FITC/PI双染法检测EJ细胞凋亡情况.结果:PCR扩增鉴定、DNA测序证实survivin慢病毒干扰载体构建成功;EJ细胞经干扰载体处理后,EJ细胞survivin基因mRNA水平下调了73.33%,蛋白表达受到显著抑制,EJ细胞凋亡率达到24.39%.结论:成功构建了靶向survivin基因的shRNA重组慢病毒干扰载体,可以显著降低转染细胞survivin基因的表达水平,并有效提高膀胱癌细胞凋亡率.     

猪Zfx基因RNAi片段的筛选

为了研究Zfx基因在精子发生过程中的作用,本实验利用RNA干扰技术针对猪Zfx基因m RNA的不同靶位设计构建了4个不同的sh RNA干扰载体:3个RNAi-Ready-p SIREN-Retro Q-Zs Green(p SIREN)质粒重组载体(a、b、c),1个p LL3.7慢病毒骨架质粒重组载体(p LL3.7-sh RNA)。通过对仔猪睾丸体外培养生精细胞中的Zfx基因进行人为干扰后,提取总m RNA,利用q RT-PCR对Zfx基因m RNA表达进行丰度测定。结果表明:p SIREN质粒重组载体干扰组对Zfx基因没有明显地作用,慢病毒骨架质粒重组载体干扰组对Zfx基因表达抑制效果显著,抑制率为51%(P﹤0.05)。结论:筛选获得了慢病毒骨架质粒重组干扰载体,其对仔猪睾丸体外培养生精细胞中的Zfx基因表达具有显著地干扰作用。     

Cyclin E分子siRNA慢病毒载体的构建及其对骨肉瘤细胞系sosp9607的影响

设计筛选针对人cyclin E分子的siRNA序列,构建相应的siRNA慢病毒载体,检测其对骨肉瘤细胞系Sosp9607胞内cyclin E分子表达水平的影响.首先设计并合成4对siRNA双链寡聚核苷酸,与cyclin E分子真核表达载体共同转染293T细胞.挑选出最有效抑制cyclin E表达的序列,应用基因工程技术,将该序列连接于慢病毒载体pLKO.1中,构建携带针对目的基因cyclin E的siRNA慢病毒载体pLKO-CE.使用慢病毒包装质粒混合物和构建好的慢病毒载体共转染293T细胞,收获病毒上清,感染Sosp9607细胞系,对病毒感染后抑制cyclinE表达的效果进行检测.结果在4条针对cyclin E分子设计的siRNA序列中,siRNA-464最为有效的抑制了外源性cyclin E分子的表达;带有该序列的慢病毒载体pLKO-CE可以完全抑制Sosp9607细胞中天然分子的表达,引起Sosp9607细胞生物学行为的改变:G1期细胞增多,S期减少,细胞增殖受抑制.说明应用基因工程技术成功构建了针对cyclin E分子的RNA干扰慢病毒载体,可有效抑制骨肉瘤细胞cyclin E的表达,使肿瘤细胞增殖减缓,为深入研究针对cyclin E的基因治疗方案的临床前实验研究提供了实验证据和理论依据.     

CD226分子siRNA慢病毒载体的构建和鉴定

为设计筛选针对人CD226分子的siRNA序列,构建相应的siRNA慢病毒载体,检测其对Jurkat/E6细胞膜表面天然CD226分子表达水平的影响,首先设计并合成4对siRNA双链寡聚核苷酸,与CD226分子真核表达载体共同转染293T细胞,挑选出最有效抑制CD226表达的序列。应用基因工程技术,将该序列连接于慢病毒载体pLKO.1中,构建携带针对目的基因CD226的siRNA慢病毒载体。使用慢病毒包装质粒混合物和构建好的慢病毒载体共转染293T细胞,收集上清,感染Jurkat/E6细胞系,对病毒感染效果进行检测。结果在4条针对CD226分子设计的siRNA序列中,siRNA—513最为有效的抑制了外源性CD226分子的表达,带有该序列的慢病毒载体pLKO—CD226可以完全抑制Jurkat/E6细胞上天然分子的表达。说明应用基因工程技术成功构建了针对CD226分子的RNA干扰慢病毒载体,为深入研究人类黏附分子CD226在机体免疫功能方面提供了技术支持。     

Nucleostemin siRNA对结肠癌细胞株HT-29细胞凋亡的影响

利用RNA干扰技术沉默结肠癌细胞株HT-29细胞中Nucleostemin(NS)基因的表达,并分析其对HT-29细胞凋亡的影响,进一步利用半定量RT-PCR和Western blotting技术检测细胞凋亡相关基因caspase-3/9 mRNAs和蛋白的表达.结果表明,NS基因的沉默能明显提高caspase-3/9的活性(P0.05),并诱导细胞发生凋亡,此外,HT-29细胞中NS基因沉默后,caspase-3/9mRNAs和蛋白的表达均明显升高,提示NS基因沉默介导的细胞凋亡与caspase-3/9基因表达的升高密切相关.     

沉默SEMA3A基因对胶质瘤细胞U251增殖和转移的影响

探讨了SEMA3A基因在恶性胶质瘤细胞U251迁移和侵袭能力中的作用, 及其用于胶质瘤临床治疗的可行性. 用特异识别SEMA3A基因的短发卡RNA(short hairpin RNA,shRNA)片段与真核表达载体pFH-GFP-L连接, 再与辅助质粒联用来包装慢病毒. 通过荧光显微镜观察感染胶质瘤细胞U251的感染效率. 通过实时定量PCR技术和Western-blot技术验证了U251细胞中SEMA3A基因的沉默效果. 通过MTT法、PI染色法和Transwell小室分别检测了U251细胞增殖、细胞周期和运动能力的变化. 结果表明, SEMA3A-shRNA慢病毒感染U251能有效下调SEMA3A基因的表达水平(P <0.01), 使U251细胞的增殖能力、迁移和侵袭能力明显降低(P <0.05), 细胞大量阻滞在G2/M期, 并促进了细胞凋亡(P <0.05).     

BGC-823细胞中慢病毒途径针对HIF-1α基因的RNAi实验

目的：构建人HIF-1α基因的shRNA慢病毒载体、包装生产重组慢病毒颗粒,病毒途径高效感染胃癌细胞株BGC-823,并验证基因沉默效率。方法：在NCBI数据查找人HIF-1α基因序列,然后使用siRNA在线设计软件,设计针对基因CDS区的3条siRNA序列及Negative序列。根据设计好的siRNA序列设计双链互补的shRNA-Oligo DNA,退火形成双链后与线性化载体链接,构建shRNA重组表达载体。经由293TN细胞包装shRNA重组慢病毒颗粒,随后使用重组病毒感染BGC-823,通过荧光标记蛋白GFP确定感染效率后收集细胞样本,分别采用Real-time PCR和Western blot方法检测靶基因在mRNA和蛋白质水平的沉默效率。结果：shRNA重组表达载体测序结果与设计序列完全一致,包装病毒后滴度达到1×104 ifu/μL。慢病毒感染BGC-823细胞取得了极高的基因转导效率。mRNA检测结果显示,siRNA3对于对与目的基因的沉默效果最好,较阴性对照序列组相比较,mRNA的表达量下降了92%,Western blot检测的结果与mRNA检测结果完全相符合。结论：通过慢病毒途径,可以在BGC-823细胞中高效的进行HIF-1α基因的沉默。     

LITAF基因过表达慢病毒载体的构建及鉴定

目的：探讨构建人脂多糖诱导肿瘤坏死因子释放因子(LITAF)基因的过表达慢病毒载体的技术方法并检测其体外表达目的基因的水平。方法：设计LITAF基因引物,应用聚合酶链反应(PCR)的方法扩增LITAF基因片段,应用EcoRI、BamHI酶切LV8载体,通过连接酶将LITAF基因片段连接至线性化的LV8载体上,应用酶切及测序方法鉴定LITAF-LV8重组质粒。将其包装慢病毒后感染293T细胞(人胚肾细胞),观察绿色荧光蛋白(GFP)的表达,验证后感染肝癌细胞株HepG2。RT-PCR和Western-blot鉴定感染后HepG2中LITAF的表达。结果：LITAF基因在慢病毒感染的HepG2细胞中的表达显著高于对照组细胞。结论：成功构建了过表达LITAF的HepG2细胞株,为后期研究提供了实验基础。     

脂多糖诱导肿瘤坏死因子释放因子基因过表达慢病毒载体的构建及鉴定

探讨构建人脂多糖诱导肿瘤坏死因子释放因子(LITAF)基因的过表达慢病毒载体的技术方法,并检测其体外表达目的基因的水平。设计LITAF基因引物,应用聚合酶链反应(PCR)的方法扩增LITAF基因片段;应用EcoRI、Bam HI酶切LV8载体,通过连接酶将LITAF基因片段连接至线性化的LV8载体上,应用酶切及测序方法鉴定LITAF-LV8重组质粒,将其包装慢病毒后感染293T细胞(人胚肾细胞),观察绿色荧光蛋白(GFP)的表达,验证后感染肝癌细胞株HepG2。RT-PCR和Westernblot鉴定感染后HepG2中LITAF的表达。LITAF基因在慢病毒感染的HepG2细胞中的表达显著高于对照组细胞。说明成功构建了过表达LITAF的HepG2细胞株,为后期研究提供了实验基础。     

小鼠Sirt3基因过表达慢病毒载体的构建及其表达鉴定

构建小鼠Sirt3基因过表达慢病毒载体,检测人神经母细胞瘤细胞(SK-N-SH细胞)感染Sirt3基因过表达慢病毒后Sirt3 mRNA和蛋白的表达,为在细胞和动物水平研究Sirt3的作用提供新的途径和工具。利用Genebank检索的小鼠Sirt3基因序列,人工合成法合成小鼠Sirt3基因的c DNA片段,将其克隆至慢病毒载体p CDH-CMV-MCS-EF1-cop GFP中,构建慢病毒表达质粒。进行酶切及测序验证后,将慢病毒表达质粒连同辅助包装原件载体质粒共同转染入293T细胞,收集上清,测定病毒滴度。用Sirt3基因过表达慢病毒感染SK-N-SH细胞,即为Sirt3过表达组(Sirt3);用空载体慢病毒感染的SK-N-SH细胞为空载体组(GFP);未感染病毒的SK-N-SH细胞为对照组(CON)。收集细胞后,用Real-time PCR法检测各组细胞Sirt3 mRNA的水平;用Western blotting法检测各组细胞Sirt3蛋白的表达。Sirt3基因过表达慢病毒载体构建成功,病毒滴度为1.0×10~9TU/m L。Sirt3组SK-N-SH细胞的Sirt3 mRNA和Sirt3蛋白水平均显著高于GFP组和CON组(P0.01)。成功构建的Sirt3基因过表达慢病毒载体具备高效感染力,能在SK-N-SH细胞高效过表达Sirt3,本研究结果为今后进一步在神经细胞和模型动物中研究Sirt3的作用提供了新的途径和工具。     

FTO过表达对小鼠胰岛β细胞功能的影响以及全基因组表达谱变化研究

为了研究肥胖基因FTO过表达对小鼠胰岛β细胞功能的影响以及基因表达谱的变化,构建小鼠FTO基因过表达慢病毒载体,包装慢病毒颗粒并感染小鼠胰岛MIN6细胞.利用QPCR和WesternBlot技术检测FTO基因在MIN6细胞中过表达情况,并检测葡萄糖刺激检测胰岛素的释放情况,进一步利用小鼠全基因芯片检测FTO过表达对小鼠胰岛MIN6细胞表达谱的影响.结果表明：慢病毒载体成功介导了FTO在MIN6细胞中过表达,FTO过表达可以显著抑制MIN6细胞的胰岛素释放.表达芯片的结果显示FTO改变MIN6细胞表达谱,发现多达922个的差异基因.FTO过表达改变了小鼠胰岛细胞的表达谱,差异基因通过一些重要信号通路影响小鼠胰岛β细胞的生物学功能.     

Jab1基因的RNAi对乳腺癌MCF-7细胞增殖和迁移的影响

为探讨Jab1基因在乳腺癌细胞中的生物学功能,进一步揭示其作用的分子机制.首先在乳腺癌细胞MCF-7中,成功建立了慢病毒介导的Jab1基因的RNAi系统,并通过CCK8细胞增殖实验和细胞划痕实验证实Jab1基因表达的干扰使得MCF-7细胞的增殖和迁移发生显著的下降,细胞周期分析表明,干扰Jab1的表达能增加MCF-7细胞sub G1期的比例,诱导凋亡;此外,通过RT-PCR和Western blot实验首次发现Jab1能调控TBHS1的表达,添加甲基化转移酶抑制剂5-Aza-dC能抑制Jab1表达干扰介导的THBS1表达下调,提示Jab1可通过甲基化的表观遗传学途径调控THBS1基因的表达.     

siRNA干扰Survivin基因对结肠癌生物学特性影响

向结肠癌SW480细胞中导入针对Survivin基因的siRNA,研究RNA干扰对SW480细胞增殖和凋亡的影响,为结肠癌的基因治疗提供实验依据,同时寻求新的、有效的RNA干扰片段.设计3条特异性干扰靶向Survivin基因的siRNA,转染24,48,72h后,Western蛋白印迹法检测Survivin蛋白变化,同时噻唑蓝(MTT)法检测细胞增殖.3条siRNA分别作用于SW480细胞,转染24,48,72h后,3组Survivin蛋白表达均出现下调(P<0.05),在48h时达到顶峰,抑制率分别为66.5%±2.1%,49.6%±2.8%和47.8%±3.1%,差异具有统计学意义(P<0.05);MTT法显示Survivin基因沉默后,细胞增殖受到明显抑制.脂质体所介导的体外Survivin siRNA,能有效地沉默结肠癌细胞的Survivin基因,从而抑制结肠癌细胞的增殖和促进细胞的凋亡,特别是针对保守区域设计的靶向siRNA.干扰效果更为显著.     

慢病毒介导MCF-7细胞中FOXP2基因沉默体系的建立

为了实现FOXP2基因在MCF-7细胞中稳定低表达,采用基因工程的方法构建pMAGic7.1-shFOXP2慢病毒干扰载体,并将其与辅助质粒共转染HEK293T细胞,包装shFOXP2干扰慢病毒,收取病毒上清加入到MCF-7细胞中,培养48h,荧光定量PCR检测FOXP2的基因mRNA表达水平,Western Blotting检测FOXP2蛋白表达水平.获得了pMAGic7.1-shFOXP2干扰载体,从而成功建立FOXP2基因稳定干扰的MCF-7细胞株,为进一步研究FOXP2在乳腺癌发生发展中的功能提供了研究材料.     

慢病毒介导的HTRA1突变基因感染对人脑血管平滑肌细胞内氧化应激反应的影响

检测HTRA1及HTRA1-Mut基因慢病毒载体转染HBVSMC后,HBVSMC内氧化应激水平的变化。以HTRA1及HTRA1-Mut基因慢病毒载体转染HBVSMC后,在特定的时间点收集NC、OE-WT HTRA1及OE-MU HTRA1三组细胞的总RNA及总蛋白,分别用RT-PCR和Western Blot的方法检测三组细胞的NOX4 mRNA及蛋白水平的表达情况;用DCFH-DA法检测三组细胞内的活性氧水平。从定量PCR结果可以看出,人脑血管平滑肌细胞中,OE-MU组NOX4基因表达丰度是NC组的2.015倍。从Western blot结果可以看出,在正常的人脑血管平滑肌细胞中NOX4蛋白水平表达较低,而在慢病毒LV-HRTA1及LV-HRTA1-MUT感染后NOX4蛋白表达水平增高。在正常的人脑血管平滑肌细胞中ROS水平表达较低,而在慢病毒LVHRTA1及LV-HRTA1-MUT感染后ROS蛋白表达水平增高,在突变型病毒感染细胞组表现更为明显。说明:1HTRA1突变型基因感染人脑血管平滑肌细胞后,细胞内活性氧产量增加,NOX4 mRNA水平的表达正常细胞升高,但较HTRA1野生型基因无明显差别;NOX4在蛋白水平表达较其他两组均升高;2HTRA1突变型基因感染的人脑血管平滑肌细胞出现增殖减少、迁移活力降低以及凋亡增加可能与细胞内的氧化应激有关,为进一步研究CARASIL发病机制奠定基础。     

基因沉默抑制子HC-Pro表达载体的构建

RNA沉默广泛存在于植物等大多数真核生物中,能够防御外源基因的入侵和调控基因表达等.然而,基因沉默抑制子HC-Pro蛋白的具体功能的研究并不十分清楚.本文重点介绍了基因沉默抑制子HC-Pro的表达载体pBI121-HC-Pro的构建及HC-Pro基因在烟草(Nicotiana benthamiana)中的稳定表达.并利用半定量RT-PCR技术检测了目的基因HC-Pro的表达,检测结果表明我们获得了HC-Pro基因稳定表达的转基因烟草株系,为进一步深入研究基因沉默抑制子HC-Pro的功能奠定了实验基础.     

小菜蛾泛素基因的克隆与分析

运用RT-PCR技术,从小菜蛾幼虫总RNA反转录产物中扩增出泛素基因的cDNA序列.利用RNA干扰(RNAi)技术将一段体外合成的与小菜蛾泛素延伸蛋白基因UBA52同源的dsRNA注入四龄幼虫体内,以抑制小菜蛾UBA52基因的表达.半定量RT-PCR结果显示,72 h后沉默组小菜蛾幼虫体内UBA52基因的mRNA表达量显著下调.本实验成功沉默小菜蛾泛素基因,此RNAi干扰体系的建立为利用此技术分析小菜蛾及其他昆虫基因的功能提供了参考.