φC31整合酶系统介导的位点特异性整合研究进展

来源于链霉菌(Streptomyces)噬菌体φC31的整合酶可介导链霉菌附着位点(attB)和噬菌体附着位点(attP)之间的同源重组,这种重组亦可在多种动植物细胞内进行;而且,该整合酶还可介导含attB位点的载体以位点特异性方式整合于多种真核生物基因组内的假attP位点,并使转基因持续高效表达。因此,φC31整合酶在基因修饰、基因治疗及转基因动物研制等方面得到了广泛的应用。文章就近年来φC31整合酶整合规律、提高效率方面的改进及安全性等相关领域的研究进展进行了综述。

高压尾静脉注射和位点特异性整合介导的人凝血因子Ⅸ基因治疗血友病B小鼠

目的 通过高压尾静脉注射将携带attB和人凝血因子Ⅸ（hFⅨ）的质粒与表达phiC31的质粒共同导入血友病B小鼠肝脏细胞,检测目的 质粒能否整合入小鼠基因组并持续表达.方法 ①构建表达hFⅨ并携带attB核心序列的真核表达载体attB-hFⅨ-pIRES2-EGFP,并在体外验证该载体能否表达目的 基因.②用高压尾静脉注射法将该载体与表达phiC31的质粒CMV-int共注入血友病B小鼠,attB-hFⅨ-pIRES2-EGFP单独注射为对照.③ELISA的方法检测hFⅨ在其体内的表达 用出血时间评价血友病小鼠出血症状是否改善 用巢式PCR检测attB-hFⅨ-pIRES2-EGFP是否整合到基因组的整合热点mpsL1（mouse pseudo-site from liver 1）位点.结果 经鉴定,attB-hFⅨ-pIRES2-EGFP载体构建成功,并在体外表达hFⅨ.高压尾静脉注入血友病B小鼠24 h后,hFⅨ血清水平达到最高值为（1533±239）ng/ml,此时小鼠的出血症状明显改善.但是不论是否与CMV-int共注射,此后hFⅨ水平迅速下降,在注射后10 d内降到本底水平.巢式PCR的结果证实,attB-hFⅨ-pIRES2-EGFP整合到小鼠肝脏基因组的mpsL1位点.结论 phiC31可以将34 bp的attB最短序列整合到小鼠基因组的整合热点mpsL1 由CMV启动hFⅨ的能够瞬间高表达并有效改善血友病小鼠的出血症状 但是外来DNA进入细胞后,无论是否整合到基因组均被迅速沉默,说明肺脏和肝脏对整合入基因组的CMV启动子表达调控的机制不尽相同,因此对用于基因治疗的裸DNA进行改进使其适合在靶器官表达是十分必要的.

高效位点特异性链霉菌φC31噬菌体整合酶的研究进展

链霉菌φC31噬菌体整合酶(φC31-int)属于位点特异性重组酶的解离酶/转化酶系,该家族催化机制由丝氨酸介导,能识别噬菌体附着位点(attP)和宿主基因组上的细菌附着位点(attB),介导同源序列之间的位点特异性重组。实验证实,φC31-int是一种高效位点特异性整合工具酶,与其他整合策略相比,具有集高效和安全于一体的优点,通过介导位点特异性整合,将外源基因特异地整合到宿主基因组,使目的基因得以持续、高效的表达,并且具有DNA容量方面的优势。随着研究的深入,人们对φC31-int介导整合作用机制和影响因素有了进一步的认识。通过一系列成功应用φC31-int进行的基因治疗的动物学实验,为今后如何利用非病毒载体系统进行基因治疗及转基因动物模型的建立提供了一种新的选择。

幽门螺杆菌通过诱导上调B细胞特异性Moloney小鼠白血病病毒整合位点1(Bmi-1)表达促进人胃癌细胞的侵袭

目的验证幽门螺杆菌(H.pylori)能够通过诱导B细胞特异性Moloney小鼠白血病病毒整合位点1(Bmi-1)高表达促进胃癌细胞的转移。方法收集82名胃癌患者手术标本,实时定量PCR和免疫组织化学染色检测胃腺癌组织Bmi-1的表达,并回顾性分析Bmi-1表达与胃癌病理特征及预后的相关性;采用pLPCX-Bmi-1质粒转染和H.pylori感染GES-1细胞,在过表达Bmi-1后,TranswellTM实验检测细胞的侵袭能力、流式细胞术检测细胞周期和细胞凋亡。结果胃癌组织中Bmi-1的mRNA及蛋白表达均高于癌旁组织,且高表达Bmi-1与肿瘤浸润程度、TNM分期、分化程度、淋巴结转移及H.pylori感染相关;转染及H.pylori感染所致的Bmi-1表达上调后,GES-1细胞具有更高的侵袭能力和较低的凋亡比率。结论H.pylori感染能上调Bmi-1表达,抑制胃癌细胞的凋亡并促进其侵袭。

噬菌体整合酶介导的位点特异性基因治疗

将治疗基因整合到患者染色体上的特定位点并实现稳定的表达是基因治疗的关键,包括病毒载体和转座子系统在内的几种技术已经用于整合,但都存在治疗基因负载力较小及随机整合的应用障碍。来自链霉菌噬菌体ΦC31、R4及来自乳酸乳球菌噬菌体TP901-1的整合酶,能够识别有限数量的天然基因组序列(假att位点),从而催化治疗基因位点特异性地整合进入高等真核生物基因组。这种新型的噬菌体整合酶系统在基因负载力及染色体的特异性整合方面具有很大的优越性。迄今为止,这种系统已经成功用于几种基因治疗的研究模型中,将会成为基因治疗的有用工具。

位点特异整合酶φC31的作用机制及应用

链霉菌噬菌体φC31整合酶是一种位点特异整合酶(Site-specific recombinase,SSR),其能够精确并单向的促进attP位点与attB位点的重组,是继Cre/Loxp、FLP之后又一个倍受关注的位点特异整合酶,该整合酶已经成为基因治疗、转基因研究等领域的常用技术手段。现对φC31位点特异性整合酶的作用机制、整合位点及其在转基因和基因治疗中的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望。

位点特异整合型微环DNA的构建及应用

目的联合应用LR克隆酶和链霉菌噬菌体ΦC31整合酶系统,建立一种获得位点特异整合型微环DNA的方法,为该载体在转基因研究中的应用提供科学资料。方法应用分子克隆技术,在目的基因表达盒及链霉菌attB位点两端接入λattR和λattL片段,随后插入ΦC31整合酶基因表达盒,构建可获得微环DNA的亲本质粒。该亲本质粒上的λattL和λattR序列可在LR克隆酶的催化下重组生成表达ΦC31整合酶的微质粒和含有目的基因表达盒及attB位点的微环DNA。以限制性内切酶酶切、定性以及定量PCR分析其重组效率。并将未经纯化的LR重组体系转染HeLa细胞,以流式细胞技术、克隆计数、ELISA等方法检测其转染率、整合率及目的蛋白表达水平,并与传统质粒进行比较。结果 LR克隆酶可有效催化亲本质粒的重组,重组率达80%以上。重组体系中的微环DNA和微质粒无需纯化即可成功转染HeLa细胞,且其转染率、整合率以及目的蛋白表达水平均高于传统质粒。结论建立了一种高效、快速获得位点特异整合型微环DNA的方法。

新型血友病B基因治疗的腺病毒-整合酶嵌合系统的构建及其体外表达鉴定

本研究构建一种既可高效感染靶细胞又能实现安全定点整合入宿主基因组的腺病毒嵌合载体。通过一系列DNA操作构建腺病毒-整合酶嵌合系统,该系统包含两个腺病毒载体:一个携带转基因表达框,表达框内有hFⅨ,红色荧光蛋白编码序列以及attB(phiC31识别位点),表达框两侧各有1个loxP(Cre识别位点);另一个腺病毒载体携带Cre和phiC31基因。同时构建只表达Cre和只表达phiC31的载体作为对照载体。在体外分别用脂质体转染293A细胞,用荧光显微镜观察荧光蛋白的表达,用RT-PCR鉴定各个基因的表达。结果表明,该腺病毒-整合酶嵌合系统构建成功。体外分别用脂质体转染293A细胞后,可见绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白表达。RT-PCR鉴定表明,该系统能够成功表达各种目的蛋白。结论:成功构建了腺病毒-整合酶嵌合系统,为进一步研究其治疗作用提供良好基础。

哺乳动物细胞表达系统研究进展

哺乳动物细胞表达系统具有强大的翻译后修饰功能,表达的重组蛋白更接近人源构象,因此被广泛用于治疗性重组蛋白的生产,其中应用最广泛的是中华仓鼠卵巢细胞。基因组学、转录组学、蛋白质组学以及代谢组学等研究的不断深入促进了哺乳动物细胞表达系统的不断完善。本文立足于哺乳动物细胞表达系统的研究现状,对表达载体的优化、宿主细胞和位点特异性重组等方面的最新进展进行综述。

位点特异整合微环DNA的体内制备

目的:应用诱导表达的LR克隆酶系统,建立一种在细菌体内获得基于链霉菌噬菌体ФC31整合酶系统的位点特异整合型微环DNA的方法,为实现无细菌骨架等冗余序列的转基因奠定基础。方法:构建包含阿拉伯糖启动子的LR克隆酶系统和ФC31整合酶系统的亲本质粒,在L-阿拉伯糖的诱导下重组产生表达ФC31整合酶的微质粒和包含有目的基因和attB位点等元件的微环DNA。以限制性内切核酸酶酶切电泳定性其重组效率,qPCR定量分析微环、微质粒及亲本质粒的比例,定量计算重组效率。观察随着诱导时间的推进微环/微质粒值的变化。结果:细菌体内LR克隆酶系统可有效催化亲本质粒的重组,重组率达85%以上。相比商品化LR克隆酶体外反应具有更高的稳定性而且更经济。结论:获得了一种高效、稳定的细菌体内产生位点特异性整合型微环DNA的亲本质粒。

CHO细胞基因组中稳定hot spot位点研究进展

近些年来,治疗性重组蛋白类药物是生物制药领域研究的热点。工业化生产中常用于重组蛋白表达的细胞系是中国仓鼠卵巢(Chinese hamster ovary,CHO)细胞。传统CHO细胞系的表达大多数基于随机整合的方式,这可能会使目标基因整合到异染色质区域或者不稳定的染色质区域,导致CHO细胞表达不稳定,需要多轮筛选才能获得理想的表达细胞系。最新研究表明,外源基因在CHO细胞预测/特定的基因组位点中进行特异性整合,可以使重组CHO细胞的表达保持长期一致性和稳定性。CHO细胞基因组中高效稳定的转录整合位点被称为热点(hot spot)。阐述CHO细胞基因组稳定的hot spot位点近几年的研究进展,其中包括热门的hot spot位点,以及如何研究新的hot spot位点的方法。总结如何将外源基因高效定位于预测的CHO细胞hot spot位点,实现高水平稳定的表达重组蛋白,为发现新的有效的hot spot位点,构建稳定表达CHO细胞系提供参考。

Bax、Bmi-1及PCNA在胶质瘤中的表达及意义

目的探讨B淋巴细胞瘤-2相关X蛋白(Bax)、B细胞特异性Moloney小鼠白血病病毒整合位点1(Bmi-1)及增殖细胞核抗原(PCNA)在胶质瘤中的表达及意义。方法采用免疫组织化学及Western blot检测98例胶质瘤组织及48例正常组织中Bax、Bmi-1及PCNA阳性率及蛋白表达,并分析三者间的关系。结果胶质瘤组织中Bax阳性率及蛋白表达量均显著低于正常组织(P<0.05);Ⅲ~Ⅳ级中Bax阳性率及蛋白表达量均显著低于Ⅰ~Ⅱ级(P<0.05)。胶质瘤组织中Bmi-1、PCNA阳性率及蛋白表达量均显著高于正常组织(P<0.05);Ⅲ~Ⅳ级中Bmi-1、PCNA阳性率及蛋白表达量均显著高于Ⅰ~Ⅱ级(P<0.05)。Bax与Bmi-1、PCNA表达呈负相关(r=-0.438、-0.527,P=0.000),Bmi-1与PCNA表达无关。结论 Bax、Bmi-1及PCNA在胶质瘤的发生、发展中起重要作用,三者联合检测可能成为胶质瘤预后的有效指标。