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目的:(1)建立RNAi后DKK-1基因长期沉默的人多发性骨髓瘤(MM)细胞RPMI8226细胞株;(2)研究RPMI8226细胞通过RNAi导致DKK-1基因沉默,DKK-1表达下降,减轻对小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1细胞分化成成骨细胞的抑制,初步探讨DKK-1在MM骨损发病中的作用。
方法:(1)设计1对DKK-1miRNA前体DNA寡核苷酸引物,退火成双链后克隆到pcDNATM6.2-GW/EmGFP-miR质粒,再通过GatewayR技术进行基因转移,得到重组质粒pLenti6/V5-GW/DKK-1-miR,与慢病毒包装质粒一起经lipofectamineTMM2000转染293FT细胞,48h后收获细胞上清液获得慢病毒,高速离心浓缩后感染RPMI8226细胞株,10μg/mlBlasticidin筛选12天得到DKK-1基因长期沉默的RPMI8226细胞株,RT-PCR检测胞浆DKK-1mRNA表达和Western-blotting检测浓缩50倍的细胞上清液中DKK-1蛋白的表达来分析DKK-1RNAi效率:(2)将RPMI8226原细胞株、DKK-1RNAi的RPMI8226细胞株和无关序列RNAi的RPMI8226细胞株等3种细胞培养上清液以20%体积比的量分别加入BMP-2诱导的MC3T3-E1成骨样细胞培养体系中,10天后观察3者对MC3T3-E1细胞分化成成骨细胞的抑制效率,观察指标为MC3T3-E1细胞碱性磷酸酶(ALP)mRNA及活性的变化。
结果:(1)293FT细胞转染18小时后在荧光显微镜下整个培养板显现满视野绿色荧光,重组质粒转染效率90%左右;(2)慢病毒高速离心浓缩15倍后感染NIH3T3细胞,48h表达增强型绿色荧光蛋白(EmGFP),流式细胞术检测NIH3T3细胞EmGFP表达率计算出慢病毒浓缩液滴度为3.89×105TU/ml;(3)分别用0、2、4、6、8、10μg/mlBlasticidin处理RPMI8226细胞12天,仅10μg/ml组没有存活细胞存在;(4)在8μg/mlPolybreneR作用下,0.5ml慢病毒浓缩液感染2×104个RPMI8226细胞,10μg/mlBlasticidin筛选12天后得到约2000个表达DKK-1shRNA的RPMI8226细胞克隆,细胞扩增后RT-PCR结果显示DKK-1mRNA表达降低了86%,Western-blotting结果显示DKK-1蛋白表达降低了88%;(5)MC3T3-E1细胞经50ng/mlBMP-2诱导10天后胞浆ALPmRNA表达增强6.9倍,ALP活性增强7.1倍;(6)跟单BMP-2诱导组相比,加入20%体积比的RPMI8226细胞培养上清液能强烈抑制MC3T3-E1细胞分化,培养10天后MC3T3-E1细胞ALPmRNA表达仅增强了2.2倍,ALP活性增强2.4倍。20%体积比的含DKK-1shRNA的RPMI8226细胞培养上清液抑制MC3T3-E1细胞分化能力减弱,10天后MC3T3-E1细胞ALPmRNA表达增强5.2倍,ALP活性增强5.5倍,分别跟单BMP-2诱导组和RPMI8226细胞组相比,差异均有统计学意义,P<0.05。20%体积比的无关序列RNAi的RPMI8226细胞培养上清液培养10天后MC3T3-E1细胞ALPmRNA表达增强2,3倍,ALP活性增强2.6倍。
结论:(1)基于慢病毒载体的RNAi有较高的基因抑制效率,但缺点是产生慢病毒滴度低,需浓缩后才能感染靶细胞;(2)MM细胞通过分泌DKK-1抑制胚胎成骨细胞分化成成骨细胞,导致MM体内成骨细胞活性降低、数量减少,骨形成作用低于骨吸收作用,骨代谢失衡,最终导致骨质损伤:(3)RPMI8226细胞DKK-1RNAi后,其抑制胚胎成骨细胞分化能力减弱,说明基于慢病毒介导的RNAi是一种有效的治疗方法,具有良好的应用前景。