CD163基因敲除iPAMs的构建及其感染PRRSV的特征分析

[目的]获得分化抗原163(cluster of differentiation 163,CD163)基因敲除的永生化猪肺泡巨噬细胞系(immortalized porcine alveolar macrophages,iPAMs),并从细胞水平研究CD163蛋白在猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)入侵过程中的作用。[方法]将靶向CD 163基因第7外显子的sgRNA质粒(pX330-sgCD163)转染至iPAMs,转染48 h后通过有限稀释法筛选单克隆细胞并进行基因型鉴定,通过Western blotting和脱靶分析来筛选CD 163基因敲除的iPAMs;通过实时荧光定量PCR、Western blotting、间接免疫荧光试验(indirect immunofluorescence assay,IFA)和半数细胞培养物感染量(50%tissue culture infective dose,TCID 50)等试验分析CD 163基因敲除的iPAMs感染PRRSV的特征。[结果]测序结果表明,100株单克隆细胞中有1株CD 163双等位基因敲除的iPAMs,敲除效率为1%;Western blotting结果显示,CD 163基因敲除的iPAMs中检测不到CD163蛋白的表达,且在预测的脱靶位点未检测到脱靶效应。实时荧光定量PCR结果表明,与野生型iPAMs组相比,CD 163基因敲除的iPAMs组病毒拷贝数极显著降低(P<0.01);Western blotting和IFA结果表明,在接毒24 h后的CD 163基因敲除的iPAMs组中未检测到PRRSV-N蛋白的表达;TCID 50试验结果同样显示,在CD 163基因敲除的iPAMs组中未观察到细胞病变。[结论]本研究利用CRISPR/Cas9编辑系统成功构建了CD 163基因敲除的iPAMs,该细胞系可以完全抵抗PRRSV感染。该细胞系的建立为后续研究PRRSV与CD163蛋白的互作机制提供了新型试验材料。

猪CD163基因的单碱基编辑研究

旨在利用YE1-BE3-FNLS载体对猪的CD163基因进行C>T的单碱基突变,形成终止密码子TAA,从而导致CD163基因翻译的提前终止。利用网站在猪CD163基因的第7外显子筛选到高效率的sgRNA序列使其符合C5位点,并且C5后续的两个碱基为AA,CAA与起始密码子ATG之间的碱基数为3的整数倍。PCR扩增CD163-sgRNA和YE1-BE3-FNLS载体中的APOBEC-Cas9n-UGI片段,通过体外转录形成CD163-sgRNA和APOBEC-Cas9n-UGI mRNA。体外培养猪卵母细胞并进行孤雌激活,利用显微操作仪对孤雌胚胎进行CD163-sgRNA和APOBEC-Cas9n-UGI mRNA注射,待胚胎发育至桑椹胚和囊胚阶段,提取胚胎基因组DNA对单碱基编辑区域进行PCR扩增测序。结果显示,在49个候选sgRNA中成功筛选出一个CD163-sgRNA,利用PCR成功扩增了CD163-sgRNA和APOBEC-Cas9n-UGI片段,注射CD163-sgRNA和APOBEC-Cas9n-UGI mRNA后的猪孤雌胚胎发育到2~4细胞期。挑选注射的20个2~4细胞期胚胎经过PCR扩增与产物测序后发现有12个胚胎的CD163基因的第7外显子的预期位点C(num1479)>T,单碱基编辑效率约60%。对CD163-sgRNA的off-target分析发现,在错配3个碱基的情况下该CD163-sgRNA有5个off-target区域,对这5个区域进行PCR扩增和sanger测序分析后发现都没有发生C>T的突变。本研究利用YE1-BE3-FNLS工具在胚胎水平上对猪的CD163基因进行了单碱基编辑,成功使得该基因第7外显子预期位点(num1479)C变为T,从而使得密码子CAA变为TAA,可提前终止CD163基因的翻译。

调控CD163基因表达的miRNA鉴定及其在PRRSV感染中的作用分析

猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)感染引起的一种危害大、控制难的猪传染性疾病。PRRSV必须通过特异性受体诱导才能入侵宿主细胞,而CD163就是其中一个关键受体。在获得靶向作用CD163基因miRNA的基础上,进一步研究发现过表达miR-181c、miR-4262可极显著抑制细胞内CD163 mRNA的表达(P<0.01);且在Marc-145细胞中证实miR-181c、miR-23b、miR-4262均具有极显著抑制PRRSV增殖的功能(P<0.01),其中miR-4262抑制效果最佳。3个miRNA抗PRRSV增殖的分子机制比较复杂,miR-181c、miR-4262可通过靶向抑制受体CD163发挥抗PRRSV增殖作用,而miR-23b是通过其他途径发挥作用。并首次发现miR-4262具有抑制PRRSV增殖的作用,但其具体的分子作用机制还有待进一步深入研究。

利用双荧光素酶报告系统鉴定靶向作用猪CD163基因的miRNA

为了进一步筛选获得抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)增殖的候选mi RNA,为猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)防治及猪的抗病育种提供新策略,通过3′RACE(Rapid-amplification of c DNA ends)测序获得了猪CD163基因3′UTR的完整序列,生物信息学分析发现其具有mi R-181c、mi R-181d、mi R-23b、mi R-4262等mi RNA的作用靶点。利用双荧光素酶报告系统检测发现,与阴性对照组相比,mi R-181c、mi R-181d、mi R-23b和mi R-4262均可极显著(P<0.01)抑制荧光素酶的相对活性,其中mi R-181d抑制效果最佳。

PRRSV清道夫受体CD163基因的真核表达和功能鉴定

从猪肺泡巨噬细胞(PAM)中提取总RNA为模板,采用RT-PCR法获得猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)的受体CD163全基因,将该基因克隆到真核表达载体pcDNA3.1/V5-HIS A上,构建出真核重组质粒pcDNA3.1-CD163,经酶切和DNA测序证明获得了CD163基因,其序列与GenBank报道序列比较,核苷酸同源性为99.37%。将测序正确的CD163基因在脂质体LipofectamineTM2000介导下转染PK-15细胞,通过间接免疫荧光(IFA)检测到了CD163在PK-15中的表达。将转染的细胞感染PRRSV后,经IFA检测转染CD163的细胞能够被PRRSV感染。

转基因苜蓿草J163品系特异性LAMP检测方法的建立

目的建立针对我国农业部未颁发农业转基因生物安全证书的转基因苜蓿草品系J163品系特异性等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)检测方法。方法根据转基因苜蓿草品系J163 5’端外源插入片段与苜蓿草基因组DNA之间的邻接区序列设计6条引物,建立了转基因苜蓿草J163品系特异性LAMP检测方法,并对本方法的特异性、灵敏度进行了测定。结果建立的检测方法特异于转基因苜蓿草J163成分检测,检测最低DNA浓度为(1imit of detection,LOD)为16 pg,相当于10拷贝转基因苜蓿草J163基因组DNA。结论本研究建立的转基因苜蓿草J163品系特异性LAMP检测方法特异性好,灵敏度高,能够快速、准确、稳定地对转基因苜蓿草J163成分进行检测分析。

转基因苜蓿草J163品系特异性实时荧光PCR检测方法的建立

目的建立针对我国农业部未颁发农业转基因生物安全证书的转基因苜蓿草品系J163品系特异性实时荧光(Polymerase Chain Reaction,PCR)检测方法。方法利用Taq Man实时荧光PCR(real-time PCR)技术,根据转基因苜蓿草品系J163 5’端外源插入片段P-e FMV与苜蓿草基因组DNA之间的邻接区序列设计引物和探针,建立了转基因苜蓿草J163品系特异性实时荧光PCR检测方法,并对本方法的特异性、灵敏度及可重复性进行了测定。结果建立的检测方法特异于转基因苜蓿草J163成分检测,检测最低DNA浓度为(1imit of detection,LOD)为15 pg,相当于9拷贝转基因苜蓿草J163基因组DNA,重复性试验显示,其标准偏差(Standard deviation,SD)和相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)均在可接受范围内。结论本研究建立的转基因苜蓿草J163品系特异性实时荧光PCR检测方法特异性好,灵敏度高,能够快速、准确、稳定地对转基因苜蓿草J163成分进行检测分析。

转基因苜蓿J163品系定性标准样品的研制

研究目的:研制转基因苜蓿J163品系的基体定性标准样品,从而提高转基因苜蓿J163品系检测的科学性和一致性。方法:将经PCR方法验证的转基因J163品系苜蓿种子作为候选物,通过研磨、过筛、搅拌、冷冻抽干制备得到定性标准样品,分装后进行均匀性和稳定性检验,并联合8家外部实验室对标准样品进行了定值。结果:经8家权威实验室协同定值验证,PCR检测的结果判定均为转基因苜蓿J163品系阳性,与研制单位的检测结果相一致。结论:制备的标准样品均匀性和稳定性均达到了国家标准样品的技术要求,可用于转基因苜蓿J163品系分子检测技术的质量控制、检测试剂的验证和评价。

利用CRISPR/Cas9n技术生产抗蓝耳病的基因编辑克隆猪

本研究利用基于CRISPR/Cas9n系统的基因编辑技术结合体细胞核移植技术,构建了在同一载体中同时表达2条sg RNA和Cas9切刻酶以及绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的质粒,瞬时转染猪的成纤维细胞。通过流式细胞仪分选获得表达GFP的细胞,继续培养GFP阳性细胞至单个细胞长成细胞克隆点,经聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)和DNA测序鉴定获得了对CD163基因进行编辑的细胞克隆点,阳性率高达90%(18/20)。以CD163基因编辑的细胞为供体细胞进行体细胞克隆和胚胎移植,获得了2头正常存活的CD163基因编辑猪。