分子生物学实验教学中创新能力的培养

本文以分子生物学实验教学的具体实施为内容,来阐述如何培养学生良好的创新能力、科学思维方式和科学探索能力。

天然生物材料壳聚糖支架上人胚肺成纤维细胞的生长

采用不同粒度的硅胶粒子作为致孔剂 ,按硅胶和壳聚糖重量比 9∶1,制备了三组不同孔径的壳聚糖多孔支架 .以无孔壳聚糖支架为参照 ,对多孔支架的有效孔径、吸水性进行了比较 .结果表明 :孔径大小由硅胶尺寸控制 ,吸水性随孔径增大而增大 .为研究支架孔径大小对其生物相容性的影响 ,在系列支架上进行了人胚肺成纤维细胞的培养 .细胞种植 1d后 ,多孔支架上的细胞粘附较多 ,而无孔支架上的细胞伸展情况较好 ;细胞培养 5d后 ,所有支架上细胞伸展情况良好 ,孔径越大的支架上细胞增殖越多 .

咖啡因促受照射肝癌细胞株MHCC97H凋亡的实验研究

目的观察咖啡因促受照射MHCC97H细胞株凋亡的作用及机制。方法通过流式细胞仪分析不同条件下细胞凋亡比例和周期分布,应用Western Blotting动态观察磷酸化CDC2 Tyr15的表达量,利用细胞克隆集落试验证明咖啡因的放疗增敏效果。结果MHCC97H细胞照射后48小时,0、8、16、24 Gy组的凋亡率分别为5.7%、12.0%、19.4%、21.7%;咖啡因促进凋亡,2.5 mmol/L咖啡因组的凋亡比例在照射16 Gy 48小时左右由对照组的19.4%升至32.3%,并且随着时间的推移凋亡比例逐渐增加。辐射引起细胞G2期阻滞,0、8、16、24 Gy组的G2期比例分别为13.9%、25.6%、41.4%、51.6%,G2期阻滞的程度与剂量呈正相关;而咖啡因可去除由辐射引起的G2期阻滞,2.5 mmol/L咖啡因组的G2期细胞比例在照射12小时左右由对照组的37.6%降为29.6%。MHCC97H细胞照射后,G2期阻滞程度与磷酸化CDC2 Tyr15的表达量一致;咖啡因则抑制磷酸化CDC2 Tyr15的表达量。细胞克隆集落试验显示,咖啡因可降低放射后MHCC97H细胞的存活分数,放疗增敏比(SER)为1.28。结论咖啡因通过增加CDC2 Tyr15的脱磷酸化,去除由辐射引起的G2期阻滞,从而促进凋亡,达到放疗增敏的效果。

人脐动脉脱细胞支架的制备及其生物相容性

目的:制备脱细胞人脐动脉支架并检测其与内皮细胞的相容性。方法:实验于2005-11/2006-12在复旦大学上海医学院分子生物学实验室完成。实验材料:健康新生儿的新鲜脐带(产妇知情同意并自愿捐献)。实验方法:①脱细胞脐动脉支架的制备:分离脐动脉放于离心管中,先用低渗后用等渗的十二烷基硫酸钠处理,再用核酸酶消化。脱细胞脐动脉支架作苏木精-伊红染色、Movat五色法染色及透射电镜观察。②支架与内皮细胞共培养:将脱细胞脐动脉支架切成小块,移入24孔培养板中。实验组每孔接种1.5mL的脐静脉内皮细胞悬液,对照组未种细胞,只加1.5mL的培养液,1周后进行扫描电镜观察。实验评估:①脱细胞脐动脉支架的形态。②血管内皮细胞在脱细胞脐动脉支架上黏附生长情况。结果:①脱细胞脐动脉支架的形态:光镜下对照组样品中观察到深蓝色的细胞核,实验组细胞结构被完全破坏,核破碎后被彻底清除,未见核碎片,血管壁纤维组织染成红色,呈整齐排列,组织结构未见明显的疏松;Movat五色法染色显示,脱细胞血管无红色的细胞质和黑色的细胞核,只见呈现整齐排列的波浪状黑色的弹性纤维,其间散布着蓝色的糖蛋白和网状纤维;透射电镜下观察到交错排列的胶原纤维和弹性纤维,有少量碎片存在,未见细胞样结构。②血管内皮细胞在脱细胞脐动脉支架上黏附生长情况:脐静脉内皮细胞种植于脱细胞脐动脉支架后,扫描电镜观察到可黏附生长并形成完整内膜层。结论:用十二烷基硫酸钠和核酸酶联合消化人脐动脉能够制备良好的脱细胞血管支架,并且对内皮细胞有良好的组织相容性。

应用4,6-联脒-2-苯基吲哚大体染色法快速观察生物支架材料体外内皮化程度

目的:建立一种新的形态学方法,以简便快捷地观察生物支架材料体外内皮化的程度。方法:实验于2005-07/2006-02在复旦大学上海医学院分子生物学实验室完成。①新鲜的猪心瓣膜经过十二烷基磺酸钠和脱氧胆酸处理,获得去细胞生物支架。②采用消化法获得脐静脉内皮细胞。③将脐静脉内皮细胞(2×105/cm2)种植于支架上,静态培养10d。用0.5mg/L的4,6-联脒-2-苯基吲哚溶液对再内皮化支架进行直接的大体染色及染色后冰冻切片,同时用苏木精-伊红染色,免疫荧光染色和扫描电镜对支架的内皮化情况进行平行观察。结果:①猪心瓣膜的细胞成分完全脱去,胞外基质保存完好。②原代分离的脐静脉内皮细胞,培养5d后融合成扁平单层,梭形或多角形,具有典型的铺路石样形态;CD31免疫荧光染色细胞表面呈现黄绿色荧光。③脐静脉内皮细胞种植10d后,支架经4,6-联脒-2-苯基吲哚大体染色显示内皮化程度达90%以上,观察结果与电镜观察相同;冰冻切片观察显示支架表面有一融合的内皮细胞单层,与免疫荧光染色及常规苏木精-伊红染色结果相吻合。结论:4,6-联脒-2-苯基吲哚大体染色法可直接观察生物支架再内皮化程度,简便、准确直观,是体外构建组织的一种有效的形态学检测方法。

聚乙二醇修饰对二聚β肽抗肿瘤转移生物活性的影响

目的:比较聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)修饰对二聚β肽(β2)抗肿瘤转移活性的影响。方法:采用纤连蛋白(fibronectin,FN)包被细胞培养板作为细胞外基质成分(extracellularmatrix,ECM),观察β2和PEG修饰物(β2-PEG)对肝癌细胞株与FN黏附能力的影响;采用Matrigel法观察β2肽和β2-PEG对肿瘤细胞侵袭重组基底膜能力的影响。结果:β2和β2-PEG对SMMC-7721和HCCLM6细胞与FN黏附均有明显的抑制作用(P<0.05),且呈剂量与时间相关性;PEG修饰物对2种肿瘤细胞的黏附抑制作用均较未修饰的β2肽明显增强(P<0.05)。β2和β2-PEG对HCCLM6细胞迁移和侵袭均有明显的抑制作用(P<0.05),迁移抑制率分别为54.6%和56.3%,侵袭抑制率分别为36.8%和46.6%,PEG修饰前后差异无统计学意义;β2和β2-PEG对SMMC-7721细胞也有显著的抑制作用,迁移抑制率分别为43.6%和45.7%,侵袭抑制率分别为33.6%和35.9%,修饰前后差异无统计学意义。结论:β2肽和β2-PEG对肿瘤细胞与FN的黏附具有特异的抑制作用,呈剂量与时间相关性,PEG修饰后抗黏附作用增强。β2肽和β2-PEG对2种肿瘤细胞的迁移和侵袭均有明显的抑制作用,但修饰前后差异无统计学意义。

聚乙二醇化多聚β肽抗肝癌转移的体内外实验研究

目的:观察多聚β肽及其聚乙二醇(PEG)修饰物对肝癌细胞株侵袭黏附能力和对裸鼠移植人肝癌早期切除术后转移复发的影响。方法:以MTT法测量多聚β肽和其PEG修饰物对肝癌细胞与纤连蛋白(FN)黏附的影响。以细胞侵袭实验观察多聚β肽及其PEG修饰物对肝癌细胞侵袭能力的影响。以LCI-D20裸鼠人肝癌转移模型为材料,观察多聚β肽及其PEG修饰物对早期肝癌切除术后转移复发的影响。结果:β2、β2-PEG、β3和β3-PEG对SMMC-7721细胞与FN黏附抑制率分别为31.3%、39.2%、45.7%和57.1%,侵袭抑制率分别为33.6%、35.9%、38.3%和41.2%;对HCCLM6细胞与FN的黏附抑制率分别为48.7%、60.9%、63.4%和79.3%,侵袭抑制率分别为36.8%、46.6%、45.6%和50.8%。多聚β肽及其PEG修饰物组切缘复发肿瘤重量和肺转移灶个数显著低于对照组(P<0.05)。结论:多聚β肽及其PEG修饰物能抑制肿瘤细胞的黏附和侵袭能力,亦能防治裸鼠移植人肝癌早期切除术后的转移和复发。

PCR检测与细菌培养方法在细菌性痢疾监测中的应用比较

目的通过与PCR检测比较,确定细菌培养方法对细菌性痢疾疾病负担的低估程度。方法从2002年细菌性痢疾监测研究获得的10105份腹泻标本中随机选取337份,采用针对ipa H基因的PCR方法检测其志贺菌感染,并同传统细菌培养方法进行比较。结果337份腹泻标本中检测到ipa H基因212份,检出率为62.9%;而粪便培养阳性为39份,检出率为11.6%(P<0.001)。Logistic回归分析显示影响PCR检出的因素依次为细菌培养结果(OR=15.5;95%CI:2.0-119.0),具有发热症状(OR=2.8;95%CI:1.2-6.2),菌痢流行季节的腹泻(OR=2.4;95%CI:1.4-4.3)及女性病例(OR=1.8;95%CI:1.1-3.0)。结论与PCR检测相比,传统细菌培养方法使得菌痢的发病率在相当大的程度上被低估。

与胶原浮胶细胞共培养中内皮细胞血管新生相关基因的表达

背景:内皮细胞和平滑肌细胞的相互调节是稳定血管壁结构的关键因素,两者共同培养能够分别影响各自的形态和功能。目的:利用Ⅰ型胶原浮胶建立人脐静脉内皮细胞与人血管平滑肌细胞共培养体系,分析细胞之间的相互作用。设计、时间及地点:单一样本观察,于2006-10/2008-01在复旦大学上海医学院分子生物学实验室完成。材料:新鲜脐带取自国际第一妇婴保健医院,产妇知情同意。方法:取新鲜脐带,利用胶原酶灌注法分离人脐静脉内皮细胞,组织块培养法分离人血管平滑肌细胞。人血管平滑肌细胞直接种植于培养板表面,人脐静脉内皮细胞种植于鼠尾Ⅰ型胶原表面制成胶原浮胶,并与培养板上的人血管平滑肌细胞共培养。以人脐静脉内皮细胞单独在浮胶底面培养,培养板表面无人血管平滑肌细胞为对照。主要观察指标:①免疫荧光方法鉴定人血管平滑肌细胞和人脐静脉内皮细胞。光镜和电镜观察人脐静脉内皮细胞形态。②反转录-聚合酶链反应进行基因表达分析。结果:原代培养的内皮细胞呈铺路石样形态,CD31染色阳性。原代培养的人血管平滑肌细胞免疫荧光染色α-SMA呈阳性。胶原支架上内皮细胞伸展,胶原纤维重新排列,24h后出现管腔样结构。在共培养体系中,人脐静脉内皮细胞的金属蛋白酶1和金属蛋白酶9基因表达量显著高于单独培养组人脐静脉内皮细胞的表达量(P<0.05)。但层粘蛋白γ2和组织因子途径抑制物2的基因相对表达量在两组间未见明显变化。结论:实验建立的共培养体系,可以观察到与平滑肌细胞共培养的血管内皮细胞形成更加丰富的网络状管腔样结构,更易于血管结构的形成。

骨髓间充质干细胞来源的内皮细胞构建组织工程瓣膜及其抗血栓作用

目的:分析骨髓间充质干细胞来源的内皮细胞构建组织工程瓣膜的可行性,评价其抗血栓功能。方法:实验于2005-08/2006-04在复旦大学上海医学院分子生物学实验室完成。①人骨髓来源为中山医院胸外科手术摘除的一段肋骨(患者知情同意);取健康志愿者静脉血进行血小板黏附观察;新鲜猪心瓣膜取自上海复新屠宰场。②利用胰酶-乙二胺四乙酸、核酸酶处理猪心瓣膜制备脱细胞支架。将摘除的一段肋骨无菌条件下用含肝素的磷酸盐缓冲液充分冲洗骨髓腔,进行骨髓间充质干细胞的分离培养及体外诱导分化。③经体外诱导成的内皮细胞后,种植于瓣膜支架,构建组织工程瓣膜。体外培养1周后,取组织工程瓣膜及未种细胞的空支架做血小板黏附试验。以CD31、vWF对细胞进行鉴定,采用苏木精-伊红染色、免疫荧光及扫描电镜对组织工程瓣膜进行评价。结果:①骨髓间充质干细胞定向诱导为内皮细胞及其性质鉴定:骨髓间充质干细胞定向诱导为内皮细胞后,CD31及vWF染色由阴性转为阳性,呈现出“铺路石”样形态。②瓣膜组织形态观察结果:猪心瓣膜的细胞成分完全去除,胞外基质保存良好,组织工程瓣膜表面形成一连续的内皮细胞单层。③血小板黏附情况:扫描电镜显示空支架表面有大量血小板聚集和黏附,而组织工程瓣膜表面无此现象,显示了良好的抗血栓性能。结论:骨髓间充质干细胞来源的内皮细胞可以用来构建具有良好的抗血栓性能组织工程瓣膜。

具有良好细胞相容性的脱细胞血管支架的制备

目的制备具有良好细胞相容性的脱细胞血管支架材料,为构建组织工程血管奠定基础。方法用含有脱氧胆酸钠、SDS、EDTA的低渗液和等渗液以及核酸酶对猪的胸主动脉进行脱细胞处理,使用HE、Movat五色法、DAPI染色及电镜观察处理结果。以MTT法分析脱细胞溶液的细胞毒性,通过种植内皮和平滑肌细胞,分析支架的细胞相容性。结果上述方法使用的脱细胞溶液细胞毒性低;经该法处理后,血管的细胞成分完全去除,胶原纤维、弹性纤维、糖蛋白等主要基质成分充分保留,组织结构完整,内皮细胞和平滑肌细胞可以在上面黏附生长,形成完整的细胞层。结论利用脱氧胆酸钠、SDS、EDTA和核酸酶联合消化的方法,可制备出基质成分充分保留、细胞相容性优良的脱细胞血管支架,适于构建组织工程血管。

肽及其多聚物对人肝癌细胞株与基质黏附的抑制作用

目的研究β肽及其多聚物对肝癌细胞株与基质黏附的抑制作用。方法观察化学合成的β肽(β肽)、化学合成的二聚β肽(β2肽)、化学合成的三聚β肽(β3肽)、用大肠杆菌表达系统表达的表达β3肽及GRGDS对人肝癌细胞株SMM C-7721细胞及人肝癌高转移细胞株HCCLM 6细胞与纤连蛋白(fibronectin,FN)的黏附作用的影响。结果各种多肽对细胞与FN的黏附均具有特异的抑制作用,呈现剂量效应相关关系和时间效应相关关系(P<0.05)。且随着多肽重复次数的增多,对细胞与FN黏附的抑制作用越强,表达β3肽和β3肽的抑制肿瘤细胞黏附的作用最强,β2肽和GRGDS的作用次之,β肽的抑制作用最弱。各种多肽对HCCLM 6细胞与FN黏附的抑制作用强于对SMM C-7721细胞的黏附抑制作用。结论表达β3肽对肝癌细胞株与基质的黏附具有强大的抑制作用,可能成为抗肿瘤转移的新的药物手段。

TNF-α和IFN-γ刺激的人脐静脉内皮细胞上IgG受体的表达

目的:检测IgG受体(FcγR)在炎症细胞因子刺激的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)上的表达。方法:采用ELISA、免疫组化染色法、免疫荧光法和RT-PCR等方法,检测FcγRII及其表达。结果:未经细胞因子刺激的正常HU-VEC可表达低水平的FcγRIIa;经2×105U/L TNF-α和1×105U/L IFN-γ联合刺激3d后,FcγRIIa的表达提高16倍(P<0.01)。免疫荧光法检测显示,TNF-α和IFN-γ诱导的FcγRIIa表达于HUVEC表面。RT-PCR结果显示,FcγRIIamRNA表达量在TNF-α和IFN-γ刺激24h后有明显提高。结论:TNF-α和IFN-γ可通过调节FcγRIIa的转录和翻译,增强其在HUVEC上的表达。FcγRIIa的表达可能与血管炎条件下,免疫复合物在血管上的特异性定位有关。

内皮前体细胞与平滑肌细胞联合培养构建组织工程血管:最适比例验证

目的：由内皮前体细胞分化的内皮细胞与成熟平滑肌细胞联合培养可以为组织工程血管的形成提供更接近天然的条件。实验拟进一步证明两种细胞联合培养可促进血管内皮细胞生长，以及两种细胞的最适比例。方法：实验于2006—01／2007-05在复旦大学上海医学院分子生物学实验室完成。①实验材料：新鲜脐带取自国际第一妇婴保健医院，产妇知情同意。②实验方法及评估：从人脐动脉中用组织块培养法分离并原代培养血管平滑肌细胞，免疫荧光方法鉴定其平滑肌肌动蛋白表达情况；采用密度梯度离心法分离脐血中的内皮前体细胞，经体外定向诱导分化和免疫荧光方法鉴定其表型；无菌条件下制作Ⅰ型胶原凝胶，在其上以3：1～4：1的比例混匀联合培养内皮前体细胞与平滑肌细胞，并观察两种细胞联合培养时的形态，分析两种细胞最合适的种植比例：免疫荧光方法观察在Ⅰ型胶原凝胶联合培养中CD31、vWF的表达以及内皮细胞的生长情况。结果：①原代培养的平滑肌细胞呈典型“波峰谷”形态，荧光染色平滑肌肌动蛋白呈阳性。②脐血来源的内皮前体细胞定向诱导分化为内皮细胞后，呈现出“铺路石”样形态，表达CD31、vWF，结合荆豆凝集素，提示具备成熟内皮细胞特性。③在Ⅰ型胶原凝胶上两种细胞增殖力均旺盛，与平滑肌细胞以3：1～4：1的比例种植在Ⅰ型胶原凝胶培养一段时间后，内皮前体细胞可从平滑肌细胞处得到支持，形成血管样网络结构。④共培养1周后，CD31与vWF阳性细胞即内皮前体细胞分化而来的内皮细胞互相连接，形成环形结构。结论：内皮前体细胞和平滑肌细胞以3：1～4：1共培养的模式可以促进微血管样结构的形成。

联合细胞培养在组织工程血管化中的应用

自从1987年正式提出组织工程这一概念来以来,培养具有生物学活性组织器官替代物始终是组织工程学的发展方向。目前,虽然一些工程化组织如皮肤、软骨等已被成功构建,并应用于临床,但其他工程化组织如心脏、骨骼肌、肝脏等体积大、功能复杂,移植后难以及时建立血液供应。而及时建立的血管网络对组织器官的存活与功能实现至关重要。为此,国内外一些实验室采用联合细胞培养的方法,观察不同细胞间的相互作用对血管形成的影响。结果表明,联合细胞培养在血管的形成、稳定和成熟方面起着重要作用。

成人T细胞白血病/淋巴瘤的皮肤损害及其诊断意义

皮肤型和隐匿型成人T细胞白血病/淋巴瘤常可出现皮肤损害,可表现为皮肤T细胞淋巴瘤或湿疹样、痒疹样、荨麻疹等皮肤病,亦可作为首发体征。经对症治疗后如皮损加剧或伴全身症状,需做外周血检查和皮肤组织病理学检查,其中包括印片检查;若见异形淋巴细胞,需进一步做免疫组化检测嗜人T淋巴细胞病毒I型(HTLV-I)抗体,最终确诊需在外周血和(或)罹患组织内检测出HTLV-I前病毒DNA。

新型抗肿瘤转移多肽-三聚β肽(β3)在大肠杆菌中的表达及其抗粘附作用

自行设计了抗肿瘤转移多肽-三聚β肽(β3),人工合成了β3的基因片段,构建了β3的表达质粒pET_His_β3,在大肠杆菌BL21(DE3)plysS中表达。在用IPTG诱导1·5h后可见明显的His_β3融合蛋白的表达,表达产物约占细胞总蛋白的4%,占细胞总不溶性蛋白的10%。每升pET_His_β3/BL21(DE3)plysS细菌培养液用金属螯合琼脂糖凝胶6BFF分离后可回收纯度为92·2%的β3产物约20mg。所表达出的β3肽对人肝癌细胞株SMMC_7721细胞及人肝癌高转移细胞株HCCLM6细胞与纤连蛋白(fibronectin,FN)粘附具有特异的抑制作用,呈现剂量效应相关关系和时间效应相关关系,抑制作用强于β肽(β1)、3倍浓度的β1(3×β1)和GRGDS。研究结果表明:pET_His_β3/BL21(DE3)plysS是β3适合的表达系统;表达的β3肽具有特异的抗肿瘤细胞粘附作用。

丝素蛋白修饰改性的聚羟基脂肪酸酯支架上人体平滑肌细胞的生长

聚三羟基丁酸脂和聚三羟基己酸脂的共聚物(PHBHHx)是一种具有良好强度和韧性的生物可降解高分子材料,可作为组织工程心脏瓣膜支架的选择材料之一.但其生物相容性尚不甚理想.为此,本工作利用丝素蛋白修饰改性高分子多孔支架,以提高支架的生物相容性.并将人体平滑肌细胞接种在该复合支架上进行体外培养,以证实改性效果.其中,用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)方法测试细胞生长,评估复合支架的细胞相容性.并用扫描电子显微镜观察细胞在支架上的生长形态.结果显示,丝素蛋白修饰改性后的复合支架更有利于细胞的粘附与生长,平滑肌细胞在支架上表现出良好的生长形态.这表明,丝素能够改善多孔支架的生物相容性,使PHBHHx/丝素蛋白复合物能更适宜作为组织工程心脏瓣膜的支架材料.结果对于进一步研究细胞外间质在复合支架上的生长以及体外培养的组织重建有重要的参考意义.

心脏瓣膜组织工程支架的制备及细胞种植

为了探讨心脏瓣膜组织工程支架的制备及细胞种植 ,我们将新鲜猪心瓣膜用胰蛋白酶及 DNA酶消化去除细胞 ,光镜和电镜观察其结构 ,并将人脐静脉内皮细胞株、猪颈动脉内皮细胞和狗肌成纤维细胞滴种在脱细胞猪心瓣膜上 ,HE和免疫组化染色观察。结果显示胰蛋白酶联合 DNA酶消化去除了所有细胞 ,而瓣膜的三维结构保持完好。种植的人内皮细胞几乎完全覆盖了瓣膜的表面 ,猪内皮细胞在瓣膜上呈斑块状生长 ,狗肌成纤维细胞不但生长于瓣膜表面 ,且渗透到基质内部生长。这表明 ,胰蛋白酶联合 DNA酶消化是一种较为理想的猪瓣膜脱细胞方法 ;人和猪血管内皮细胞及狗肌成纤维细胞均能在猪瓣膜支架上较好地黏附和生长。

丹参多酚酸盐体外抗肿瘤作用研究

目的:研究丹参多酚酸盐体外抗肿瘤的作用,探讨其可能机制。方法:采用MTT比色法测定注射用丹参多酚酸盐体外对人肝癌细胞株SMMC-7721细胞、人肺腺癌细胞株SPC-A-1细胞、B淋巴瘤细胞株Raji细胞和急性粒细胞白血病细胞株HL-60细胞4种肿瘤细胞株增殖的影响;采用流式细胞仪检测细胞周期的改变及细胞凋亡情况;采用吉姆萨染色及吖啶橙荧光染色观察细胞形态变化。结果:注射用丹参多酚酸盐对SMMC-7721、SPC-A-1、Raji、HL-60细胞增殖均有显著的抑制作用,且呈时间和剂量依赖关系;可诱导SMMC-7721细胞阻滞于S期继而发生细胞凋亡;可观察到细胞逐渐凋亡形态。结论:注射用丹参多酚酸盐有较强的体外抗肿瘤作用,可能是通过作用于细胞周期、诱导肿瘤细胞凋亡来发挥的。