具有人红细胞重建的人源化小鼠模型构建和应用的研究进展

人源化小鼠是具有人类基因、细胞、组织和器官的小鼠。具有人造血免疫系统重建的人源化小鼠模型作为唯一能够活体研究人淋巴造血过程和人免疫应答的小动物模型,已经在感染、肿瘤、自身免疫病及异种/异体移植等领域的基础研究和药物开发中得到广泛应用。然而,普通人源化小鼠的外周血循环中人红细胞的重建缺陷严重限制了其在人红细胞相关疾病(如遗传性贫血和疟疾感染等)研究中的应用。因此开发具有高水平人红细胞稳定重建的人源化小鼠模型是该领域的难点之一。本文作者从人源化小鼠模型的基本情况、模型中人红细胞重建缺失的主要原因和制备具有人红细胞重建的人源化小鼠模型的可行方法等方面进行综述,并对其应用进行阐述。

基于piggyBac转座子系统构建长期表达人细胞因子的免疫缺陷小鼠模型

目的:探讨表达人白细胞介素6 (IL-6)、白细胞介素3 (IL-3)、白细胞介素15 (IL-15)、干细胞生长因子(SCF)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)基因的piggyBac (PB)转座子系统在免疫缺陷小鼠体内的长效表达情况,为改善人源化小鼠模型中人免疫细胞的重建提供简单长效的新方法。方法:构建含有绿色荧光蛋白(GFP)基因的PB转座子质粒(PB-GFP),构建含有人IL-6、IL-3、IL-15、SCF和GM-CSF基因的PB转座子质粒(PB-5F)。293T细胞分为阴性对照组(未转染质粒)、阳性对照组(转染pLVTHM质粒)、瞬时转染组(转染PB-GFP质粒)和稳定转染组[共同转染PB-GFP和转座酶质粒(super-PB)]。转染后每3d,采用流式细胞术检测各组细胞中GFP阳性(GFP+)细胞百分率。将NOD.Cg-Prkdcscid IL2rgtm1Wjl/SzJ (NCG)小鼠分为瞬时转染组和稳定转染组,瞬时转染组小鼠尾静脉高压注射PB-5F质粒,稳定转染组小鼠尾静脉高压注射PB-5F质粒和super-PB质粒。小鼠尾静脉高压注射后1、3、5和9d及随后每周1次采血分离血清,ELISA法检测各组NCG小鼠血清中IL-6、IL-3、IL-15、SCF和GM-CSF水平。结果:PB-GFP转染293T细胞30d后,稳定转染组GFP+细胞百分率(4.61%±0.42%)明显高于阳性对照组(0.58%±0.05%)和瞬时转染组(0.86%±0.10%)(P<0.05)。NCG小鼠尾静脉高压注射PB-5F质粒,注射后第30天,稳定转染组小鼠血清中IL-6、IL-15和GM-CSF水平均高于瞬时转染组(P=0.048,P=0.051,P=0.045);注射后第60天,稳定转染组小鼠血清中仍能检测到IL-6、IL-15和GM-CSF。结论:体外验证了PB转座子系统的长效表达,成功构建了具有人IL-6、IL-3、IL-15、SCF和GM-CSF基因的PB转座子载体的质粒,建立了长效稳定表达人IL-6、IL-15和GM-CSF的免疫缺陷小鼠模型。

人抑癌基因p53与PTEN的CRISPR-Cas9导向RNA靶点筛选与效率验证

目的:探讨应用新兴基因编辑技术规律性成簇的间隔短回文重复序列-核酸酶系统(CRISPR-Cas9)对人体内2个抑癌基因p53与PTEN进行编辑的可行性,并通过体外检测研究其编辑效果,为原代细胞向肿瘤细胞转化及建立人源化小鼠肿瘤模型提供实验研究工具。方法:序列分析确定p53及PTEN基因各亚型mRNA剪辑的共同外显子区域,针对该区域进行软件评分,设计选择针对p53及PTEN基因的CRISPR-Cas9导向RNA(sgRNA)靶点各2个,即p53-1、p53-2、PTEN-1和PTEN-2。构建共表达sgRNA与Cas9-P2A-GFP的CRISPR-Cas9质粒。选择处于对数生长期的293T细胞,将其分为对照组(未转染质粒的野生型293T细胞)和实验组(利用Lipofectamine 2000转染sgRNA-Cas9-P2A-GFP共表达质粒的293T细胞),流式细胞术分选实验组绿色荧光蛋白(GFP)阳性细胞(成功转染质粒的细胞),2周扩增培养后提取基因组DNA,PCR扩增基因组DNA包含突变位点的区段,将扩增产物凝胶电泳后胶回收,连接至pEASY-Blunt Zero克隆载体中,转化,挑取单克隆菌斑培养,提取质粒DNA测序,对比对照组与实验组测序结果后确定RNA介导的特异基因位点突变效率。结果:转染sgRNA-Cas9-P2A-GFP质粒的实验组流式细胞术分选后GFP阳性率高达82%,与分选前(4%)比较明显升高(P<0.05)。对分选培养后的细胞提取基因组PCR,其中包含p53突变位点的扩增片段长度均为612bp,而包含PTEN-1突变位点的扩增片段长度为667bp,包含PTEN-2突变位点的扩增片段长度为947bp。对比实验组基因测序结果与未经sgRNA-Cas9-P2A-GFP质粒转染的对照组野生型细胞测序结果,p53-1、p53-2和PTEN-2诱导的突变效率分别为54.5%、45.5%和33.3%。结论:针对人p53及PTEN基因设计的sgRNA p53-1、p53-2和PTEN-2能够在基因组水平较高效率地成功介导Cas9进行位点特异性的基因编辑。