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作者：王 宾 沈来根 朱越锋 李鲁滨 郭治宇 刘振杰作者单位：322100 浙江省东阳市人民医院 310016 浙江大学附属邵逸夫医院 324000 浙江省金华市中心医院 200000 复旦大学附属中山医院在读博士 ! }2 {; _2 G% U3 K& z2 x* y) M
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【摘要】 目的 培养和鉴定兔骨髓间充质干细胞,基因转染后观察hVEGF165在其中的表达。 方法 体外培养兔骨髓间充质干细胞,以流式细胞仪检测其表面抗原(CD29、CD44、CD45、HLA-DR)的表达。通过腺病毒载体转染hVEGF165后,采用RT-PCR、Western blot法检测hVEGF165在细胞中的表达。 结果 通过流式细胞仪检测表明培养的细胞为兔骨髓间充质干细胞, RT-PCR法、Western blot法检测结果均表明hVEGF165基因转染兔骨髓间充质干细胞后能在其中表达。 结论 成功培养兔体外骨髓间充质干细胞, 基因转染后细胞能有效表达hVEGF165。
' X* o. c% h2 s: |1 i/ o* t! @6 m 【关键词】目的 培养和鉴定兔骨髓间充质干细胞,基因转染后观察hVEGF165在其中的表达。 方法 体外培养兔骨髓间充质干细胞,以流式细胞仪检测其表面抗原(CD29、CD44、CD45、HLA-DR)的表达。通过腺病毒载体转染hVEGF165后,采用RT-PCR、Western blot法检测hVEGF165在细胞中的表达。 结果 通过流式细胞仪检测表明培养的细胞为兔骨髓间充质干细胞, RT-PCR法、Western blot法检测结果均表明hVEGF165基因转染兔骨髓间充质干细胞后能在其中表达。 结论 成功培养兔体外骨髓间充质干细胞, 基因转染后细胞能有效表达hVEGF165。
# Z' e, j; b+ }/ Y, O$ V 【Abstract】ObjectiveTo cultivate and accredit rabbit mesenchymal stem cells ,and to detect the expression of hVEGF165 after gene transfection. MethodsRabbit mesenchymal stem cells was accredited expression of antigen CD29、CD44、CD45、HLA-DR after cultivated in vitro. The constructed plasmids containing right sequence of hVEGF165 were transfected into rabbit mesenchymal stem cells by adenovirus.The expression of hVEGF165 was tested by RT-PCR and western-blot. ResultsThe expression of antigen of cells indicated the cells were rabbit mesenchymal stem cells. The results of RT-PCR and western-blot showed that the transfected cells could express hVEGF165. ConclusionThe rabbit mesenchymal stem cells can successfully express hVEGF165 after gene transfection.
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【Key words】mesenchymal stem cellsvascular endothelial growth factor ( VEGF)gene transfection, expression
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骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）是一种具有多向分化潜能的细胞，可分化成多种间质细胞，如成骨细胞，软骨细胞，脂肪细胞，也可分化成神经系统的神经元细胞、神经胶质细胞和脉管系统的血管内皮细胞,成为近年来基因组织工程研究的热点。血管内皮生长因子(VEGF) 是一种高特异性的内皮细胞有丝分裂原, 能促进血管内皮细胞分裂、增殖, 形成新血管［１］。本研究通过体外培养兔骨髓间充质干细胞,用基因转染技术将VEGF基因导入细胞, 观察其在细胞中的表达。在此基础上可将骨髓间充质干细胞与VEGF结合植入缺血区, 通过MSCs与VEGF的双重作用, 来促进局部血管增生,治疗慢性缺血性疾病。
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1材料与方法% u0 c. q: q0 O: Z l1 T4 W
5 O6 Q! ?5 Y9 s: Y' q$ D5 F# n) U 1.1材料(1)细胞和腺病毒:兔骨髓间充质干细胞自行培养和鉴定,含hVEGF165的非扩增型腺病毒和含GFP的非扩增型腺病毒购自上海生物基因科技发展有限公司。(2)主要试剂：DMEM培养液和淋巴细胞分离液购于上海生物有限公司；胰酶购自杭州公司; TRIZOL购自Sigma公司;mRNA逆转录酶（M-MLV）购于Promega公司；蛋白裂解液购自Satancruz公司;羊抗人hVEGF165单克隆抗体购于Sigma公司;兔抗山羊二抗购于北京公司;ECL化学发光试剂购自联科生物公司;R－Phycoerythrin（R-PE）标记的鼠抗人HLA-DR的单克隆抗体购于BDBioscience公司,可跟兔交叉反应;鼠抗兔CD44、CD45单克隆抗体购于Serotec公司，鼠抗人CD29单克隆抗体购于Chemicon公司,可跟兔CD29交叉反应。(3)RT-PCR引物设计和合成 根据GeneBank中登录的目的基因序列,以引物设计软件Primer Express2.0辅助自行设计引物, 上游引物5′-TCT GCT GTC TTG GGT GCA TTG-3′ 下游引物5′-ATG GCA GTA GCT GCG CTG ATA G-3′,目的片断为150bp,引物由上海公司合成。2 F# x: c: P: t+ X8 M
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1.2方法(1)MSCs分离与培养：无菌操作从兔胫骨抽取骨髓3ml，与等体积DMEM培养液（含16％胎牛血清）混合后，铺于6ml的淋巴细胞分离液之上，离心（2500r/min）25min，取中层单个核细胞，置于含DMEM液的细胞培养瓶中，在温度37℃，含5％CO2饱和湿度的培养箱中培养，24h后首次换液，以后每5d换液一次。经不断增殖培养至细胞数达107用于鉴定或转染。(2)MSCs的鉴定：取生长状态良好的细胞，自第3代至第6代，采用流式细胞仪对MSCs表面抗原CD29、CD44、CD45、HLA-DR的表达进行检测。抗体分别是R-PE标记的鼠抗人B细胞HLA-DR的单克隆抗体、鼠抗兔T细胞CD44、CD45单克隆抗体、鼠抗人CD29单克隆抗体。后三种一抗均与Rhodamine标记的山羊抗鼠二抗结合后流式细胞仪检测。(3)VEGF转染MSCs：MSCs培养至107后，向培养瓶中加入含hVEGF165的非扩增型腺病毒，共同培养48h后以胰酶消化制成单细胞悬液供移植用。同时取部分细胞在相同条件下加入含GFP的非扩增型腺病毒，48h后在荧光显微镜下测定其转染率。(4)总RNA 的提取及RT-PCR 扩增: 转染后得到的表达hVEGF165的MSCs,同时设hVEGF165质粒为阳性对照,转GFP的MSCs为阴性对照,用TRIZOL常规提取总RNA ,经逆转录合成cDNA 进行PCR 反应。采用高保真Taq NA聚合酶进行PCR扩增,扩增条件为95℃预变性5min,94℃变性30s,56℃退火30s,72℃延伸30s,扩增30个循环, 最后72℃延伸10min。PCR产物经琼脂糖凝胶电泳分离,鉴定目的片段的表达。(5)Western-blot鉴定目的蛋白的表达:转染后得到的表达hVEGF165的MSCs,同时设转GFP的MSCs为对照。常规方法提取细胞全蛋白,取50μg蛋白,与2SampleBuffer1∶1混匀后煮沸10min,10%SDS2聚丙烯酰胺凝胶垂直电泳,然后电转移至PVDF膜(Millipore,孔径0.45μm,USA),用含5%脱脂奶粉的TBS封闭2 h,加羊抗人VEGF抗体(1∶500)4℃反应过夜,然后与偶联辣根过氧化物酶的羊抗兔IgG(1∶5000) 室温反应2h,每步反应结束均用含0.05% Tween-20的TBS洗涤3次,每次10min,最后用ECL液显色,X片曝光。
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% Y3 N! A* R6 k z; ^/ { 2结果
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2.1原代MSCs 24h后即出现贴壁细胞，以后细胞呈克隆样生长。经传代后细胞生长加快，呈现梭形形态（图1）。" i7 a' V+ N' i. P( R
$ D; I D! L2 @5 d5 G 2.2MSCs的鉴定各抗原表达如下(表1,图2)4 R0 J( a" E8 l
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表1MSCs表面抗原CD29、CD44、CD45、HLA-DR表达 略
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4 v# v/ |1 V9 v 2.3VEGF转染MSCs转染hVEGF165及GFP后未见细胞死亡，48h后在荧光显微镜下可见强荧光表达，转染率近100%（图3）。. i% z& v/ F; Z) Z* k8 W/ p }
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* N, j" U7 n3 S8 G0 b) h2 U! \ 2.4RT-PCR检测结果hVEGF165质粒和转染hVEGF165的MSCs的RT-PCR扩增产物可见目的基因条带(图4),而转染GFP的MSCs扩增未见条带。
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" c- b3 I& h: v( A! C 2.5Western blot结果转染hVEGF165的MSCs提取的蛋白,分别在23kD处有一条明显阳性杂交带, 而转染GFP的MSCs提取蛋白未见阳性条带(图5),这表明转染目的基因的细胞表达VEGF蛋白。$ W# e1 Z4 ~$ U2 H# V
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图348h后荧光显微镜观测转染携带GFP的非扩增型腺病毒的干细胞；略* F1 e* b& k6 v' Z- ]9 s$ s
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图4RT-PCR产物电泳图(略)$ R& Y( Q/ B ?
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, z0 |2 e) ~4 h4 k- P 图5转染后细胞提取蛋白Western blot结果(略)
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3讨论
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干细胞移植，在基础领域和临床研究中均取得了一系列成果，其中多以造血干细胞为研究对象［２］。而MSCs在体外可以通过贴壁培养加以分离，分裂增殖能力强。由于存在骨髓中，采集方便，对机体损伤小。可以向多种结缔组织细胞分化，并易于被外源基因转染且稳定表达，因此被认为是组织工程、细胞及基因治疗理想的靶细胞。
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^8 N ?% g" M3 t% m; \* F+ J- V MSCs具有特征性的表面标志。特点是不表达CD34（造血干细胞及内皮细胞呈阳性）、CD45（白细胞呈阳性）、HLA-DR（抗原呈递细胞及成纤维细胞呈阳性）；而表达CD29、CD44、CD105、CD166等MSCs特异性表面抗原标记［３］。 流式细胞仪检测结果显示所培养细胞的表面抗原CD29、CD44有阳性表达，而CD45、 HLA-DR是阴性表达。说明所培养的细胞不是骨髓中的另1大类细胞-造血干细胞，而是骨髓的间充质细胞。; e) H3 V7 B: f; k; @) O5 j
@6 J3 d, K: \5 P' }/ R VEGF［４］是一种特异性的与血管生长有关的生长因子，在缺血等病理条件下VEGF及其受体表达明显上调，参与血管再生机制及侧支循环的形成。其主要生物学效应是与内皮细胞表面的特异性受体结合, 促进血管内皮细胞发生分裂和增殖［１］,尤其VEGF165的促血管作用最明显［５］。目前研究多采用VEGF基因或VEGF构建的质粒/缺陷腺病毒直接注射的方法，但存在表达时间短，局部水肿［６］的问题。而采用VEGF转染MSCs，再进行细胞移植，有可能使MSCs持续表达VEGF，增加VEGF的表达。
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2 s+ b% O' _5 g! p0 Z4 q! @3 Z 今后拟将MSCs与VEGF相结合,在局部组织缺血时通过自分泌和旁分泌途径, 提供足量的促进血管生长的生长因子, 以促进其自身及内皮细胞增殖分化及血管的形成, 为基因生物工程治疗缺血性疾病提供实验基础。
+ k) m' A* t! b 【参考文献】( B N# x: O" `; v" n. \, e6 q
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