磁性纳米颗粒转运体系的构建及其在基因转运中的应用

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由于非病毒基因载体较低的转染效率,腺病毒受体依赖的宿主趋向性,逆转录病毒载体低的病毒滴度等限制了这些载体在基因转运上的应用。为了克服这些缺陷,本研究以磁性纳米颗粒作为基因载体,磁性纳米颗粒具有超顺磁性,低免疫原性,良好的生物相容性,可以结合大片段的DNA,在外加磁场作用下具有靶向性,可携带核酸发生定向移动,定位富集于细胞表面,从而增加了磁性纳米颗粒/基因复合物与细胞的接触时间和接触量,提高了转染效率,可以实现安全、高效的基因运输,有助于基因表达和基因功能的研究及靶向性基因治疗。本文对PEI包被的磁性纳米颗粒进行了表征,在外加磁场的作用下,使用PEI包被磁性纳米颗粒作为基因载体携带外源基因进行体内外基因的转运,主要结果如下:1.对PEI包被的磁性纳米颗粒的形貌、粒径和表面电位进行了表征,在电镜和原子力显微镜下观察磁性纳米颗粒为规则球形颗粒,表面光滑,粒径大小均匀一致,分散性良好,颗粒粒径约为100nm。Zeta电位仪测定磁性纳米颗粒表面Zeta电位为29.4mV,呈正电性,能够通过静电吸附与DNA上带负电荷的磷酸基团相结合。能与DNA结合是作为基因载体的必备条件之一,原子力显微镜,凝胶阻滞实验和DNA共沉淀实验表明磁性纳米颗粒具有结合、浓缩DNA的能力。DNA保护实验表明磁性纳米颗粒可以保护DNA免受酶的降解。使用MTT实验来检测磁性纳米颗粒/DNA复合物对不同细胞系的毒性,结果显示磁性纳米颗粒/DNA复合物对细胞的毒性较小。将PEI包被的磁性纳米颗粒与质粒pEGFP-N1以不同比例混合形成磁性纳米颗粒/DNA复合物,在外加磁场的作用下转染293T细胞,倒置荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白的表达,使用流式细胞仪检测转染效率,当磁性纳米颗粒与DNA之比为1:1时转染效率最高,高于脂质体介导的转染。2.将口蹄疫病毒(foot-and-mouth disease virus,FMDV)的2A片段置于串联的RC2(retrocyclin2)和红色荧光蛋白dTomato基因之间,使它们处在一个开放阅读框(ORF)内,将其置于pCDNA4/TO EGFP真核表达载体CMV启动子的下游,构建得到pCDNA4-dTomato-2A-3R2和pCDNA4-dTomato-2A-6R2两个重组质粒,在外加磁场的作用下,磁性纳米颗粒可以携带重组质粒进入293T细胞。结果表明,由2A片段连接的串联的RC2和红色荧光蛋白dTomato可以在293T细胞中进行表达,2A具有自我剪切活性,它在自己的C端切割多聚蛋白,从而得到两个独立而有活性的蛋白。通过dTomato和串联RC2的共表达,使我们很容易的检测到目的蛋白在293T细胞内的表达情况,并且在293T细胞中表达的RC2对禽流感病毒H5N1具有抑制作用,为RC2作为预防和治疗人类流感病毒感染药物的进一步研究奠定了基础。3.利用9日龄SPF鸡胚建立了鸡胚成纤维细胞系,以pEGFP-N1质粒作为外源DNA,在磁性纳米颗粒的介导下转染CEF细胞,实现了绿色荧光蛋白的表达。经过G418筛选,获得稳定表达绿色荧光蛋白的CEF细胞系,促进了鸡转基因研究的发展。4.在外加磁场的作用下,磁性纳米颗粒携带质粒pCDNA4-dTomato-2A-3R2/6R2进入CEF细胞和鸡胚,结果表明利用FMDV2A可以实现dTomato和串联RC2在CEF细胞、鸡胚中的共表达,并且表达的RC2可以抑制H5N1在CEF细胞和鸡胚中的增殖,为磁性纳米颗粒作为基因载体进行体内外基因的转移,RC2作为预防和治疗禽类流感病毒感染药物的进一步研究以及生产抗流感病毒的转基因鸡奠定了基础。
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