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卵巢内直接注射外源质粒DNA,可以高效获得转基因小鼠等动物。但有关质粒DNA是如何进入卵巢中的卵母细胞并整合到其染色体中的,这一过程目前尚无直接的实验证据。本文针对上述问题进行了详细研究。
在卵巢内直接注射质粒pIRES-EGFP 24hr后,取出实验组小鼠的卵巢,经多聚甲醛固定后进行常规石蜡切片。将EGFP基因中454 bp片段用地高辛进行标记,作为探针,对卵巢的石蜡切片进行原位杂交。结果显示,注射质粒24 hr后,卵巢切片中的原始卵泡、初级卵泡、次级卵泡、成熟卵泡中都可见阳性信号,表明质粒plRES-EGFP已经进入卵巢的上述各种细胞中。
实验组小鼠进行卵巢内直接注射质粒DNA后,进行超排并收集受精卵,在体外进行培养,培养3-4天后,在荧光显微镜下观察发育到桑椹胚的胚胎,部分胚胎中可见较强的绿色荧光,发绿色荧光的胚胎的比率为68/92(74.1%),这表明EGFP基因整合到小鼠的受精卵中且能够表达。
随机挑取性成熟的昆明白小鼠6只,进行卵巢内直接注射质粒plRES-EGFP,术后恢复48hr与同系的昆明白雄鼠交配,共获得了F1代小鼠171只,其中PCR检测为阳性的有111只,转基因阳性率为64.91%(111/171),PCR产物测序结果与已知的EGFP基因的序列同源性为100%。另外,对EGFP在F1代小鼠中的表达进行检测,通过RT-PCR证实F1代小鼠的肾脏和肌肉中有EGFP基因的表达;随机挑取10只转基因F1代小鼠,分别收集其血液,经过洗涤及固定后用流式细胞仪进行EGFP表达的分析。结果发现6只转基因小鼠的血液中有EGFP的表达,其表达量在11%-80%。这说明利用卵巢内直接注射法注射质粒后,外源基因较高效率地整合到卵母细胞中,经受精后发育为转基因小鼠。
收集F1代转基因小鼠的卵巢、睾丸组织,甲醛固定后进行常规石蜡切片。原位杂交后发现两种组织中均有大量的阳性信号,说明F1代小鼠的卵巢和精巢中整合有EGFP基冈,为其遗传到一代提供了直接证据。在此期间,将性成熟的F1代转基冈雄鼠和雌鼠合笼,目前共得到F2代小鼠121只,其中PCR检测为阳性的有81只,阳性率为66.94%(8l/21),进一步证实通过卵巢注射法获得的转基因小鼠具有可遗传性。
利用FISH技术对外源基因在F1代染色体中的整合位点进行了定位。在35只待检测鼠中,21只鼠的染色体分裂相杂交后能够观察到阳性信号,检出率为60%,并且发现整合发生在不同染色体上的不同位点,杂交结果中单一阳性信号与多个阳性信号的比率为3:18,这在染色体水平上证实了外源基因的插入,并且证明其整合是随机的。
根据小鼠基因组中的B1重复序列保守和EGFP基因的PolyA序列设计一对引物,对转基因阳性小鼠的基因组进行进一步的PCR检测,测序结果与gene bank中小鼠基因组序列比对,结果证明,外源基因整合在小鼠的1号染色体上lA3区,190,470K-190,480K之间。
本文在组织、细胞和分子水平上证实了将外源质粒DNA注射到性成熟小鼠的卵巢中,卵巢问质和各级卵母细胞能够吸收、整合外源DNA,并能够进行转录和翻译,这种整合和表达具有可遗传性,为卵巢内直接注射法制备转基因动物提供了理论依据。