CN108384807A - 一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,以腺相关病毒(Adeno‑associated virus,AAV)为载体,构建pAAV SDF‑1α‑V5,扩增重组AAV载体,培养神经嵴干细胞,AAV‑SDF‑1α转染神经嵴干细胞,促进脊髓损伤的修复。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,特别涉及一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法。
背景技术
脊髓损伤可造成患者躯体感觉、躯体运动及植物功能方面的功能障碍,其损伤机制在于以下三点,包括外力的直接损伤、骨折血肿等的间接压迫以及外伤后的缺血损害。
原发性脊髓损伤会造成神经元的死亡以及神经轴突的断裂,损伤部位出现神经元及胶质细胞的凋零或坏死,典型表现为中心区坏死,周围进行性的继发坏死萎缩。成年人脊髓的再生能力是有限的,因此多数情况下如发生不可逆损伤,患者是无法重新恢复功能的。因此如何促进脊髓神经的再生、减少残障的发生,是迫切需要研究的方向。神经干细胞可分泌多种神经营养因子、改善内环境,刺激轴突再生,作为治疗脊髓损伤的细胞移植选项之一,多年来广受关注。通过定向细胞培养,神经干细胞可分化为神经元、少突胶质细胞、星形细胞等其他类型成熟的神经细胞,移植到脊髓受损部位可以促进轴突的再生。当受损部位植入神经营养因子修饰的神经干细胞后,可改善局部内环境,分泌神经再生的必须因子,促进脊髓的重建。
脊髓的重塑需要两个必须因子,神经细胞及适应的内环境。神经干细胞广泛存在于生物中枢神经系统中,如海马、室管膜下区等。成人神经干细胞在各自的干细胞憩室中自我更新、活化并非对称性定向分化。应急状况下,骨髓中的多能干细胞可被动员迁徙到受伤部位。研究发现受伤部位周围星形细胞表达神经干细胞特定标记物巢蛋白,提示胶质细胞有可能在外伤后有能力分化为干细胞。
目前认为,趋化因子基质细胞衍生因子1(SDF-1)及其唯一受体CXCR4是诱导、动员干细胞归巢的重要因素。造血、肌卫星、肝卵圆及神经干/前体细胞分泌CXCR4并在外周血中保持低浓度表达,组织受伤或药物动员后可增加表达。SDF-1有两个亚型,SDF-1α和 SDF-1β。SDF-1是从属于间分泌CXC亚型的小细胞因子,最早在鼠类骨髓基质细胞系中分离出来。SDF-1α及SDF-1β的cDNA分别编码89个和93个氨基酸。
2002年Reiss报导软脑膜可分泌SDF-1,促进小脑外颗粒层神经干细胞的分裂增殖,是平衡内外颗粒层神经细胞迁徙的关键趋化因子。作为SDF-1的受体,CXCR4在外颗粒层神经干细胞表面表达,在最后内向迁徙的有丝分裂后的细胞表达缺失,他提出脑膜细胞是脑发育过程中SDF-1表达的重要因素,是吸引前体细胞迁徙至增殖部位的必要因素,SDF-1与CXCR4结合后,G 蛋白和音猬因子激活并促进神经干细胞的分裂。
2003年,通过对缺血性心肌病大鼠模型的研究,Askari发现SDF-1可诱导治疗性干细胞向受伤的心肌组织迁移,提示该因子在干细胞治疗受伤中的重要意义,可直接诱导干细胞的定向迁徙。2004年,Imitola报导中枢神经系统受损部位的定向迁徙是干细胞治疗的关键因素,通过非固定的通路直接向受损部位精确迁徙,休眠的神经干细胞在SDF-1的作用下分裂增殖,线状迁徙或转移至靶点。因此,趋化因子SDF-1在脊髓受伤部位的表达可以诱导更多干细胞向靶点的迁移,增强干细胞的分裂增殖能力,促进脊髓的修复。
神经嵴干细胞(neural crest stem cells,NCSCs)起源于脊柱神经管背侧,在胚胎形成过程中大量迁徙,因此分布广泛,可分化为色素细胞、神经元、胶质细胞及内分泌细胞等,神经嵴干细胞起源的间叶细胞亦可分化为结缔组织细胞、肌腱、软骨、骨骼及脂肪细胞等。由于来源不同,神经嵴干细胞分化潜力不同,有单能干细胞,也有多能干细胞,可分化为雪旺细胞,促进损伤脊髓的再生。 雪旺细胞可分泌多种神经营养因子,如胶质细胞系衍生因子(GDNF)、神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、亲胆碱能神经元因子(CNTF) 及成纤维细胞生长因子(FGF)等,可促进神经元再生,改善内环境,减少神经元中的钙沉积,缓解水肿与缺血改变,降低受损脊髓的继发损伤,促进轴索的再生及突触的建立。
通过体外获得高质量和数量的神经嵴干细胞可以解决因神经嵴细胞发育不正常导致的疾病,促进脊髓损伤的修复。
发明内容
为实现上述目的,本发明提供一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,以腺相关病毒为载体,将AAV-SDF-1α转染神经嵴干细胞,促进脊髓损伤的修复。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特殊之处在于:
包括以下步骤:
(1)pAAV SDF-1α-V5的构建:采用梯度离心法分离骨髓基质细胞,在DMEM/F12培养液中培养传代,抽提试剂TRIzol提取总mRNA,RT-PCR扩增SDF-1α;将SDF-1α插入pcDNA3.1/V5-His-TOPO构建pcDNA3.1-SDF-1α-V5-HIS;
(2)重组AAV载体的扩增:在DMEM培养液Ⅰ中培养HEK 293细胞,当生长密度达到80%后,前病毒质粒、辅助质粒通过钙-磷酸盐沉降法转染HEK 293细胞,8小时后改用DMEM培养液Ⅱ继续培养72小时,用0.5M EDTA消化后反复离心收集细胞,使细胞完全裂解,采用5μM MgCl2和1μl/ml的Benzonase于37℃消化30min后终止反应,去除裂解碎片,取上清液孵育30min,收集折射率1.368-1.380的病毒悬液,-80℃低温冷冻保存;
(3)神经嵴干细胞的培养:新鲜分离的p75+P0-孕14.5天的胎鼠坐骨神经培养神经嵴干细胞经过处理后溶解为单细胞悬液;冰上1/2000单克隆抗-P0悬浮20min后藻红蛋白结合的抗小鼠IgG1二抗孵育,清洗后溶解于FITC直接结合的抗-p75溶液,内含0.1 mg/mL小鼠IgG1,清洗后溶解于2μg/mL 7-氨基放线菌素D染色液中,FACS选出p75+P0-细胞待培养;NCSCs 以103/ml的细胞密度在预处理过的培养瓶中进行培养;
(4)AAV-SDF-1α转染神经嵴干细胞:神经嵴干细胞体外增殖,105 vgc/cell浓度AAVSDF-1α感染细胞,培养24h,加入0.1mg/ml 的DAPi后再培养1h,37℃ 0.25%胰蛋白酶消化5min,800rpm转离心5min,收获后置于冰上待用。
本发明的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,步骤(1)中RT-PCR扩增SDF-1α上游引物为5’-CTCGAGGCCCACGCCATGGACGCCAAGGTC-3’,下游引物 为5’-CTTGTTTAAGGCTTTGTCCAGGTA-3’。
进一步的,步骤(1)中对所有经PCR扩增的序列测序,排除PCR过程中可能出现的突变,并用限制性内切酶Xba I酶切电泳检验与理论值是否相符。
本发明的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,步骤(2)中DMEM培养液Ⅰ中含有10%胎牛血清和100U/ml青链霉素;DMEM培养液Ⅱ中含有2%胎牛血清和100U/ml青链霉素。
进一步的,步骤(2)中采用干冰/乙醇和37℃水浴冻融3次使细胞完全裂解。
进一步的,步骤(2)中上清液用0.4%脱氧胆酸37℃孵育30min,室温下38000rpm 3小时氯化铯梯度离心2次,收集折射率1.368-1.380的病毒悬液,Pierce透析盒HN缓冲液中置换氯化铯24小时,半透膜3000rpm离心浓缩30min,-80℃低温冷冻保存。
本发明的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,步骤(3)中解剖E14-E17胎鼠坐骨神经,显微镜下剥离神经外膜,在10 mM HEPES无钙镁HBSS冰溶液中用眼科镊子切碎,采用1 mg/mL III型胶原酶与0.25%胰蛋白酶 37°C共同消化4min,500rpm离心5min后再溶解为单细胞悬液。
进一步的,步骤(3)中培养瓶采用多聚D-赖氨酸及0.15 mg/mL 纤维连接蛋白预先处理。
进一步的,步骤(3)中NCSCs培养在DMEM/F12培养液中加入20 ng/mL重组人bFGF,常规青霉素/链霉素, 1% N2 及2% B27添加剂,37℃下5% CO2 NCSCs培养一周,每三天换半液。
本发明的有益效果是:本发明的神经嵴干细胞培养方法,以腺相关病毒为载体,将AAV SDF-1α转染神经嵴干细胞,可使分离的神经嵴细胞具有较强的增殖能力,并能维持神经嵴细胞特性,促进脊髓损伤的修复。
附图说明
附图1是本发明的病毒基因载体转染的神经嵴干细胞流程示意图;
附图2是本发明的AAV SDF-1α的构建流程示意图;
附图3是本发明的rAAV封装过程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明,以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,本发明的保护范围包括但不限于以下实施例,在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例以腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)为载体,将AAV SDF-1α转染神经嵴干细胞,具体包括以下步骤:
1. AAV SDF-1α的构建
(1)pAAV SDF-1α-V5的构建
梯度离心法分离骨髓基质细胞,在DMEM/F12培养液中培养传代,采用抽提试剂TRIzol提取总mRNA,RT-PCR扩增SDF-1α,上游引物5’-CTCGAGGCCCACGCCATGGACGCCAAGGTC-3’,下游引物 5’-CTTGTTTAAGGCTTTGTCCAGGTA-3’。SDF-1α部分插入pcDNA3.1/V5-His-TOPO构建pcDNA3.1-SDF-1α-V5-HIS,对所有经PCR扩增的序列测序,采用Applied Biosystem公司的ABI 310测序仪进行测序,排除PCR过程中可能出现的突变,并用限制性内切酶Xba I酶切电泳检验与理论值是否相符。
(2)重组AAV载体的扩增
采用Nalge Nunc公司的10段培养瓶,培养瓶中放入含10%胎牛血清和100U/ml青链霉素的DMEM培养液(Gibco公司)培养HEK 293细胞,当生长密度达80%后,前病毒质粒、辅助质粒通过钙-磷酸盐沉降法转染HEK 293细胞,8小时后改用2%胎牛血清和100U/ml青链霉素的DMEM培养液继续培养72小时,0.5M EDTA消化后2800rpm反复离心收集细胞,干冰/乙醇和37℃水浴冻融3次直至细胞完全裂解,5μM MgCl2和1μl/ml的核酸酶Benzonase(Merck公司)37℃消化30min,10mM EDTA终止反应,9500rpm离心2次去除裂解碎片,取上清液用0.4%脱氧胆酸37℃孵育30min,室温下38000rpm 3小时氯化铯梯度离心2次,收集折射率1.368-1.380的病毒悬液,Pierce透析盒(Perbio Science公司)HN缓冲液中置换氯化铯24小时,半透膜(Centriplus YM-100,Millipore公司)3000rpm离心浓缩30min,-80℃低温冷冻保存。
2. 神经嵴干细胞的培养
新鲜分离的p75+P0-孕14.5天的胎鼠坐骨神经培养神经嵴干细胞,解剖E14-E17胎鼠坐骨神经,显微镜下剥离神经外膜,10 mM HEPES无钙镁HBSS(pH 7.4)冰溶液中眼科镊子切碎, 1 mg/mL III型胶原酶与0.25%胰蛋白酶 37°C共同消化4min,500rpm离心5min后再溶解为单细胞悬液。冰上1/2000单克隆抗-P0悬浮20min后藻红蛋白结合的抗小鼠IgG1二抗孵育,清洗后溶解于FITC直接结合的抗-p75溶液,内含0.1 mg/mL小鼠IgG1,清洗后溶解于2 μg/mL 7-氨基放线菌素D染色液中,FACS选出p75+P0-细胞待培养。
多聚D-赖氨酸及0.15 mg/mL 纤维连接蛋白预先处理25cm2培养瓶,NCSCs 以103/ml的细胞密度培养。DMEM/F12培养液中加入20 ng/mL重组人bFGF,常规青霉素/链霉素,1%N2及2% B27添加剂,37℃下5% CO2 NCSCs培养一周,每三天换半液。
3. AAV-SDF-1α转染神经嵴干细胞
神经嵴干细胞体外增殖,105 vgc/cell浓度AAV SDF-1α感染细胞,培养24h,加入0.1mg/ml 的DAPi后再培养1h,37℃ 0.25%胰蛋白酶消化5min,800rpm转离心5min,收获后置于冰上待用。
Claims (9)
1.一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)pAAV SDF-1α-V5的构建:采用梯度离心法分离骨髓基质细胞,在DMEM/F12培养液中培养传代,抽提试剂TRIzol提取总mRNA,RT-PCR扩增SDF-1α;将SDF-1α插入pcDNA3.1/V5-His-TOPO构建pcDNA3.1-SDF-1α-V5-HIS;
(2)重组AAV载体的扩增:在DMEM培养液Ⅰ中培养HEK 293细胞,当生长密度达到80%后,前病毒质粒、辅助质粒通过钙-磷酸盐沉降法转染HEK 293细胞,8小时后改用DMEM培养液Ⅱ继续培养72小时,用0.5M EDTA消化后反复离心收集细胞,使细胞完全裂解,采用5μM MgCl2和1μl/ml的Benzonase于37℃消化30min后终止反应,去除裂解碎片,取上清液孵育30min,收集折射率1.368-1.380的病毒悬液,-80℃低温冷冻保存;
(3)神经嵴干细胞的培养:新鲜分离的p75+P0-孕14.5天的胎鼠坐骨神经培养神经嵴干细胞经过处理后溶解为单细胞悬液;冰上1/2000单克隆抗-P0悬浮20min后藻红蛋白结合的抗小鼠IgG1二抗孵育,清洗后溶解于FITC直接结合的抗-p75溶液,内含0.1 mg/mL小鼠IgG1,清洗后溶解于2μg/mL 7-氨基放线菌素D染色液中,FACS选出p75+P0-细胞待培养;NCSCs 以103/ml的细胞密度在预处理过的培养瓶中进行培养;
(4)AAV-SDF-1α转染神经嵴干细胞:神经嵴干细胞体外增殖,105 vgc/cell浓度AAVSDF-1α感染细胞,培养24h,加入0.1mg/ml 的DAPi后再培养1h,37℃ 0.25%胰蛋白酶消化5min,800rpm转离心5min,收获后置于冰上待用。
2.根据权利要求1所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(1)中RT-PCR扩增SDF-1α上游引物为5’-CTCGAGGCCCACGCCATGGACGCCAAGGTC-3’,下游引物 为5’-CTTGTTTAAGGCTTTGTCCAGGTA-3’。
3.根据权利要求1或2所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(1)中对所有经PCR扩增的序列测序,排除PCR过程中可能出现的突变,并用限制性内切酶Xba I酶切电泳检验与理论值是否相符。
4.根据权利要求1所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(2)中DMEM培养液Ⅰ中含有10%胎牛血清和100U/ml青链霉素;DMEM培养液Ⅱ中含有2%胎牛血清和100U/ml青链霉素。
5.根据权利要求1或4所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(2)中采用干冰/乙醇和37℃水浴冻融3次使细胞完全裂解。
6.根据权利要求1或4所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(2)中上清液用0.4%脱氧胆酸37℃孵育30min,室温下38000rpm 3小时氯化铯梯度离心2次,收集折射率1.368-1.380的病毒悬液,Pierce透析盒HN缓冲液中置换氯化铯24小时,半透膜3000rpm离心浓缩30min,-80℃低温冷冻保存。
7.根据权利要求1所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(3)中解剖E14-E17胎鼠坐骨神经,显微镜下剥离神经外膜,在10 mM HEPES无钙镁HBSS冰溶液中用眼科镊子切碎,采用1 mg/mL III型胶原酶与0.25%胰蛋白酶 37°C共同消化4min,500rpm离心5min后再溶解为单细胞悬液。
8.根据权利要求1或7所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(3)中培养瓶采用多聚D-赖氨酸及0.15 mg/mL 纤维连接蛋白预先处理。
9.根据权利要求1或7所述的一种病毒基因载体转染的神经嵴干细胞的制备方法,其特征在于:步骤(3)中NCSCs培养在DMEM/F12培养液中加入20 ng/mL重组人bFGF,常规青霉素/链霉素, 1% N2 及2% B27添加剂,37℃下5% CO2 NCSCs培养一周,每三天换半液。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180810 |
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