用于异种移植的新型基因改造猪的培育

目的培育用于异种移植的新型基因改造猪,在α-Gal基因敲除以及膜辅蛋白CD46、血栓调节蛋白(TM)基因转入的基础上,进一步将Ⅱ类反式激活因子基因N端缺失显性负向(CⅡTA-DN)基因转入猪胎儿成纤维细胞,以抑制猪白细胞抗原(SLA)Ⅱ类分子的表达。方法设计合成博来霉素(Zeocin)抗性基因片段,并将其与含有CⅡTA-DN基因的pST205载体连接,构建置于人Tie2增强子和CMVβ-actin启动子下游的pNMU105/CⅡTA-DN表达载体,将线性化的pNMU105通过脂质体转染法转入已经敲除了α-Gal并转入CD46、TM基因的猪胎儿成纤维细胞181B(DKO/CD46/TM)。Zeocin抗性筛选转染pNMU105质粒的181B细胞,PCR方法检测CⅡTA-DN基因在181B细胞中的转入,获得阳性单克隆并进行核移植,得到DKO/CD46/TM/CⅡTA-DN转基因猪。取仔猪的耳缘组织裂解后进行基因鉴定。结果成功设计Zeocin抗性基因片段并构建pNMU105/CⅡTA-DN表达载体,经过质粒转染和Zeocin抗性药物筛选获得多株阳性单克隆,顺利通过核移植得到转基因猪。仔猪耳缘组织经PCR鉴定,在592 bp位置检测到预期条带,证明均为CⅡTA-DN转基因阳性。结论通过新型基因改造猪的培育,在抑制超急性排斥反应和补体反应、降低凝血和人CD4+T细胞免疫反应的理论基础上进行了转基因模型猪的构建,为异种移植中更加有效地减少免疫损伤、提高移植器官的存活做出了新的尝试。

基于CRISPR/Cas9系统制备猪Pax2基因敲除细胞系

肾脏发育缺陷或缺失的猪模型可为人源化肾脏器官在异种动物体内再生提供“发育空位”,因此敲除肾脏发育关键基因Pax2(Paired box2)获得该动物模型是肾脏再生的关键步骤。本文利用生物信息学分析软件比对分析了不同物种间Pax2蛋白结构,明确了猪Pax2蛋白在氨基酸序列、二级结构和三级结构方面与人、小鼠具有相似性。结合Pax2蛋白在人和小鼠肾脏发育中的功能,选择猪Pax2基因第8外显子序列作为打靶目标区间,设计并构建了用于敲除猪Pax2基因的CRISPR/Cas9打靶载体。在检测CRISPR/Cas9载体打靶猪Pax2基因效率的基础上,利用细胞核转染和G418药物筛选获得巴马小型猪细胞单克隆。通过PCR、T载体克隆和Sanger测序检测各细胞单克隆Pax2基因的敲除情况,鉴定出33个双等位基因敲除Pax2基因的巴马小型猪细胞系,敲除效率达到45.21%(33/73)。本研究为肾脏缺失或肾发育不全的猪模型的获得奠定实验基础,同时为后续在猪体内再造人源化肾脏以及肾发育疾病的研究提供了研究材料。

PIN1基因敲除的长白猪胎儿成纤维细胞系的建立

目的利用成簇的规律间隔短回文重复序列和相关蛋白9(clustered regular interval short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9,CRISPR/Cas9)基因编辑技术敲除长白猪胎儿成纤维细胞(porcine fetal fibroblasts,PFFs)的PIN1基因,以构建PIN1基因敲除长白猪胎儿成纤维细胞系。方法对人和猪的PIN1基因进行同源性分析。利用在线工具设计2个靶向猪PIN1基因第二个外显子区的sgRNAs,并克隆至pX330骨架质粒中。将构建成功的打靶质粒和Neomycin抗性质粒共转染至PFFs中,用G418药物筛选出抗性单细胞克隆,测序鉴定其基因型并从转录和翻译水平鉴定PIN1的表达。结果同源性分析显示人和猪PIN1蛋白的氨基酸序列一致性和相似性均为98%,二者三维结构的均方根偏差(RMSD)值为0.014。获得15个PIN1基因敲除的纯合单克隆细胞系,并且证实PIN1蛋白在翻译水平被完全敲除。结论利用双sgRNAs引导的CRSIPR/Cas9系统在PFFs中高效实现PIN1基因的双等位基因敲除,成功建立PIN1基因敲除的长白猪胎儿成纤维细胞系。