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目的:鹿茸是一种可完全再生的哺乳动物附属器官,被作为一种生物学模型受到广大学者的关注,搞清鹿茸再生机制有望为人类肢体再生提供可借鉴的理论依据。生茸区骨膜细胞(APCs)与角柄骨膜细胞(PPCs)分别是鹿茸发生与再生的关键,均具有干细胞特性,因此也分别称为鹿茸发生干细胞(SCAG)与鹿茸再生干细胞(SCAR)。有限的鹿茸干细胞可以在短短的两个月内生成完整的鹿茸组织,这在其他哺乳动物器官组织中是不可能完成的。组织器官再生源于细胞的分裂增殖,细胞的分裂增殖依赖于细胞周期调控,因此对鹿茸干细胞周期的研究对揭示鹿茸再生机制具有重要意义。p21是一种细胞周期的主要调控因子,与p53共同构成细胞周期的G1检查点。研究发现 p21单基因敲除使普通小鼠获得了同 MRL小鼠一样闭合耳洞的能力,同时相关再生细胞具有特殊的细胞周期分布(G2/M阻滞),很多再生模型中也都发现了相同的G2/M积聚现象。但检测鹿茸干细胞周期,没有发现特殊的G2/M期阻滞(未发表),推测可能与p21基因有关,为证明这一假设,并探讨p21基因在鹿茸再生中的作用,本实验通过RNA干扰技术来研究沉默p21基因对鹿茸干细胞生物学特性的影响。 方法:1、利用在线设计软件与通用RNAi设计法则筛选出针对东北梅花鹿p21基因的RNAi高分靶位点,化学合成并体外退火,与载体质粒PLVTHM重组,通过PCR鉴定及测序鉴定筛选出阳性质粒。2、重组质粒与pMD2.G、pCMV-dr8.9质粒共转染到293t细胞,收集并浓缩含有目的基因的慢病毒载体。慢病毒感染,流式细胞仪分选阳性细胞,Q-PCR检测转染后PP细胞中mRNA表达量。3、MTT法检测细胞在传代早期与后期的增殖速率;流式细胞法检测细胞周期与细胞凋亡;β-半乳糖苷酶染色检测细胞衰老;彗星电泳实验检测细胞DN A损伤。 结果:1、成功筛选了2条针对东北梅花鹿P21基因的RNAi高分靶位点并化学合成,体外退火获得双链寡核苷酸链;2、与载体质粒PLVTHM连接,成功获得重组质粒;3、通过三质粒系统转染293t细胞,成功获得大量慢病毒粒子;4、通过感染PP细胞并分选,获得稳定感染的细胞株;5、RT-PCR检测显示转染细胞p21基因mRNA表达量显著降低;6、对感染后细胞生物学特性检测发现:传代早期细胞增殖速率无显著变化,传代后期细胞增殖速度明显高于对照组;细胞周期无显著变化;细胞凋亡数显著增多;细胞衰老被抑制;细胞DN A损伤明显增加。 结论:本实验成功构建了针对东北梅花鹿p21基因的慢病毒表达载体,并获得了p21基因沉默的稳定PP细胞株,为p21基因在鹿茸细胞中的功能研究建立了基础模型;对感染后细胞生物学特性的检测,确定了p21单基因的表达下调不会影响PP细胞的细胞周期与细胞增殖速率,从而判断鹿茸再生方式与现有的再生模型不同,p21基因不是鹿茸再生干细胞周期与细胞快速增殖的关键调控因子,推测作为维持鹿茸再生干细胞基因组稳定性的调控因子在起作用。