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我们描述了肝形成新胰岛STZ(链脲佐菌素)诱导的糖尿病小鼠的转基因Neurogenin3(Ngn3)和β细胞素(BTC)的使用依赖辅助腺病毒载体(HDAd)和反转高血糖。我们的方法的优点帮手依赖型腺病毒载体,其高度有效的体内转导和持久的基因表达。
1型糖尿病是由T细胞介导的胰腺中产生胰岛素的细胞的自身免疫性破坏引起的。到现在为止仍是主要的胰岛素替代治疗,因为胰岛移植一直受到捐助者的情况和需要长期应用免疫抑制剂。胰岛细胞生长因子诱导胰岛新生转基因Neuogenin3(Ngn3),胰岛血统定义特定的转录因子和β细胞素(BTC),有的可能治愈1型糖尿病。
(ADS)的腺病毒载体高效基因转移载体,但初代广告有几个缺点, 在体内使用。助手依赖的广告(HDAds)是目前最先进的广告开发,以提高广告的初代的安全性和延长转基因表达1。他们缺乏的慢性毒性,因为他们缺乏病毒的编码序列2-5只保留广告顺 EL对此语句所必需的载体的复制和包装。这使得高达36 kb的基因的克隆。
在这个协议中,我们描述的方法来产生HDAd Ngn3和HDAd-BTC,并提供这些向量STZ诱导的糖尿病小鼠。我们的研究结果表明,注射的的HDAd,NGN3和HDAd-BTC会引起“新的胰岛细胞在肝脏和挫折糖尿病小鼠高血糖。
1。 HDAd穿梭载体克隆的基因治疗
2。助手依赖型腺病毒载体生产
HDAd载体生产涉及多个步骤,需要认真遵守,以获得最佳效果。
2.1转染
2.2矢量放大
2.3大型HDAd生产
2.4矢量净化
2.5表征HDAd载体
3。治疗糖尿病小鼠的HDAd-NGN3和BTC
3.1诱导的糖尿病小鼠注射HDAd载体
3.2监测小鼠血糖和注射的HDAd向量。
3.3治疗的HDAd,Ngn3 + HDAd-BTC的影响分析。
3.4在治疗6周后进行葡萄糖耐量试验(GTT)。
3.5组织分析,以评估表达的载体和评估的诱导胰岛新生。
在所有这些步骤所需要的可靠的解释结果的控制,包括:(1)空载体治疗的糖尿病小鼠(2)非糖尿病小鼠(3)非糖尿病患者胰腺的胰岛表达的阳性对照作为具体激素和转录因子。
4。代表性的成果
我们克隆的cDNA插入pΔ28载体无处不在的启动eIF2a(BOS)和驱动产生的的HDAd,Ngn3和HDAd-BTC Ngn3和BTC。正如在图2中示出,相对HV污染降低显着(这意味着更多的载体扩增和更少的辅助扩增)在通道3。因此,我们使用P3为后续向量生产。后的第一次氯化铯的不连续梯度和超速离心,我们收集的最低矢量频带,然后收集HDAd载体在第二超速离心( 图3)相对应的频带的乳光。纯化HDAd载体有不到1%的HV污染( 图4A)通过qPCR和没有帮手污染,可见南部的印迹( 图4B),表明载体注射到小鼠体内足够的质量。进一步的分析,包括感染116细胞的基因表达。的mRNA表达水平的NGN3和BTC高10,000倍以上,与那些在非感染的细胞( 图5)相比,在载体感染细胞的。
HDAd-Ngn3-BTC给予STZ诱导的糖尿病小鼠经尾静脉注射空载体注入和HDAd-BTC注射的糖尿病小鼠作为阴性对照。高血糖被推翻,葡萄糖刺激的胰岛素分泌两个HDAd-Ngn3 HDAd-BTC,但不与单一的基因载体或控制空载体( 图6)处理的小鼠中的处理的小鼠中被恢复。 HDAd Ngn3-BTC治疗诱导胰岛新生和进行定量测定总的胰岛素和C-肽含量( 图6E)与非糖尿病患者,糖尿病空载体治疗的小鼠作为对照。的存在下,以等摩尔比的C-肽和胰岛素确认确实是被在肝脏中合成,在肝脏中被检测到的胰岛素。 RT-qPCR的证实,肝的HDAd Ngn3-BTC治疗的小鼠表达的胰岛激素和转录因子9。免疫组化显示治疗HDAd-NGN3的和HDAd-BTC的小鼠肝脏中的胰岛素阳性细胞,但与对照载体( 图7)处理的小鼠中,观察没有胰岛素阳性细胞。我们也确认有没有残留的Ngn3-BTC汤治疗胰腺中的胰岛细胞ð比较小鼠到众多非糖尿病胰腺胰岛。媒介(NGN3和BTC)沿与胰岛特异性沿袭转录因子(PDX-1和Nkx6.1)的表达也被评估肝脏( 图7)的免疫染色。
图1。流程图的使用依赖于辅助病毒系统对糖尿病小鼠的基因治疗。和BTC,NGN3,在磁带驱动一个无处不在的BOS启动,被克隆到HDAd班车(pΔ28)载体。 HDAd产生的几个步骤,包括转染连续传代扩增,然后通过矢量净化和大规模感染。特征的质量后,HDAds STZ诱导的糖尿病小鼠经尾静脉静脉内注射到。由测量血糖,体重,GTT和分析基因表达治疗的效果进行评估在肝脏中。
图2测定的HDAd矢量扩增。的DNA,从通道P0到P4,使用DNA提取试剂盒(Qiagen公司)提取。 DNA稀释1000倍和5μLDNA用于实时PCR(qPCR)的。 Helper和载体特异性引物的使用。标准曲线所产生的系列稀释液(10 -5〜1毫微克/毫升)的质粒和HV HDAd穿梭载体质粒(上面板)。使用的载体和辅助病毒的拷贝数的标准曲线的Ct值被计算和被绘制为HDAd / HV比的总病毒(辅助+ HDAd)的百分比。因此,相对矢量放大的计算公式为:[矢量拷贝数/(矢量+辅助病毒拷贝数)]。在所示的例子中(底部面板)的HDAd矢量扩增在P4趋于稳定,而相对HDAd / HV增加在P3。因此,P3被选择用于随后的步骤。
图3。代表HDAd载体带不连续氯化铯密度超速离心后。从3L的微调文化,而不是顺序氯化铯密度梯度纯化HDAd载体。 (A)在第一密度梯度超速离心,一个单一的的乳光载体带是可见的(箭头)低于不透明细胞碎片(CD)。的乳光带(箭头所示)的第二密度梯度离心收集。 (B)在第二次密度梯度离心,乳白色的带(箭头)收集透析。
图4。辅助病毒污染的分析。 DNA提取50μL纯化的病毒和帮手污染是一个作为图2 ssessed。该图显示了辅助HDAd NGN3和HDAd-BTC的污染是小于1%。
图5。 HDAd载体的结构分析。Southern印迹进行如前所述(欧卡K, 等人 )。泳道1:辅助病毒的DNA,泳道2:P3; 3巷的DNA:DNA从P4巷4:vectopr纯化。开放的箭头表示辅助病毒衍生频带和填充的箭头表示来自HDAd矢量的ITR频带。
图6。感染116细胞的HDAd,Ngn3或HDAd-BTC矢量NGN3或BTC的表达水平。 116细胞在12孔板中在1000 vp的2天/细胞感染的HDAd Ngn3或HDAd-BTC或空载体。策LLS的收获,用Trizol试剂提取总RNA。定量RT-PCR进行使用Ngn3或BTC-特异性引物。相对Ngn3或增加了10000倍的细胞感染HDAd-NGN3的HDAd-BTC BTC mRNA的表达。数字2009年从Dev.Cell,转载月,16(3):358-73,Yechoor等。人,爱思唯尔的许可。
图7。的 HDAd NGN3和HDAd-BTC到STZ诱导的糖尿病小鼠的基因转移导致糖尿病和诱导胰岛新生的肝的逆转。 (A)血浆葡萄糖(B)处理HDAd-NGN3的HDAd-BTC STZ诱导的糖尿病小鼠的体重。 (C)等离子在IP-GTT在6个星期后的血糖和胰岛素治疗。 (D)的代表治疗12周后,在肝脏中的胰岛素染色。 * P <0.05(与空载体组)。这个数字是转载自开发。 CEL升2009年3月16(3):358-73; Yechoor 等人 ,爱思唯尔的许可。
名称 | 正向引物 | 反向引物 | |
帮手 | GACCATCAATCTTGACGACC | ATGTCGCTTTCCAGAACCC | |
向量 | TTGGGCGTAACCGAGTAAG | ACTTCCTACCCATAAGCTCC | |
Ngn3 | AAGAGCGAGTTGGCACTCAG | TCTGAGTCAGTGCCCAGATG | |
BTC | GCACAGGTACCACCCCTAGA | TGAACACCACCATGACCACT |
表1引物序列。
已开发HDAds克服的弱点,初代广告,并利用基因治疗中的应用。然而,技术挑战仍然存在。例如,HDAd需要HV,HDAd的包装和矢量放大初代广告是效率不高。 HV是一个第一代的广告和高压妥协的任何污染的有效性HDAd。因此,高效的转染和每个串行通道的最佳条件是关键的。载体生产的另一个关键参数是应使用哪个通道(P1-P4),悬浮细胞作为接种物被直接用于随后的通道5。我们的经验,获得最好的结果是,通过使用其中HDAd载体的比例显着增加在下面的通路( 图2中的P3)的通道。 HDAd载体的收益率取决于对转基因盒。两种转基因表达载体生产,因为这两个基因是无处不在的推手。 NGN3是一种转录因子,并,BTC是一种生长因子,这表明HDAd表达载体的转录因子,这可能会影响细胞谱系抑制载体扩增表达生长激素,而有助于在载体的复制和包装。
随着糖尿病假设流行病的程度,需要新的方法来恢复B-细胞团。在这份报告中,我们描述的方法来利用HDAd载体的优势,对胰岛的血统定义的转录因子,Ngn3的胰岛细胞生长因子基因转移,β细胞素诱导胰岛新生的肝脏门静脉周围地区。要评估的有效性在此,重要的是选择具有稳定的高血糖小鼠,并确保适当的控制总是包含。对于这种转基因实验,空载体治疗糖尿病小鼠应始终使用。此外,单独使用HDAd NGN3和HDAd-BTC治疗的糖尿病英里行政长官用于测试的这两个基因在胰岛新生的个人贡献。作为我们的数据表明,Ngn3本身就足以诱导胰岛新生,但添加的生长因子,BTC,供应,以增加的响应,导致胰岛新生鲁棒诱导。同样重要的是测试的矢量表达式确实取得了在靶组织,肝和也证明,经处理的小鼠中的血浆胰岛素测定还没有来自残留在胰腺胰岛胰腺癌的证明的情况下,通过糖尿病小鼠的胰岛。
综上所述,用于基因转移的HDAd - 载体系统的优点在于它的高的克隆能力,有效转和持久的基因表达与最小的慢性毒性,以及作为非整合载体基因组的性质,在肝脏到宿主染色体。的主要限制是参与的复杂的步骤,在其生成和其体内应用主要限于肝脏与最流行 的广告血清型5。可诱导胰岛新生血浆胰岛素和葡萄糖耐受性糖尿病小鼠的胰岛细胞的血统定义的转录因子,Ngn3随着胰岛细胞生长因子,β细胞素的转基因在肝脏中通过诱导胰岛新生的完全恢复。在这份报告中,我们显示的最佳方案,以产生高品质的HDAd NGN3和HDAd-BTC,并展示诱导和评估胰岛新生,逆转高血糖对糖尿病小鼠肝脏中的技术。
脚注:病毒载体和细胞株这里描述的是可以从Vector生产的核心实验室,糖尿病研究中心,贝勒医学院( http://www.bcm.edu/mcb/index.cfm?pmid=7731 )。也可用于产生的HDAd病毒( 如 Microbix biosyst的一些商业试剂盒埃姆斯公司制)。
没有利益冲突的声明。
这项工作是由美国国立卫生研究院的资助:R03 DK089061-01(VKY),美国国立卫生研究院:K08 DK068391(VKY);糖尿病和贝勒医学院的内分泌学研究中心(DERC - P30DK079638),试点和可行性研究的资助DERC(VKY);青少年糖尿病研究基金会:JDRF奖5-2006-134(VKY)。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
的试剂的名称 | 公司 | 目录编号 | |
ProFectionR哺乳动物转染试剂盒 | Promega公司 | E1200 | |
的DNeasy血液和组织工具包(50) | Qiagen公司 | 69504 | |
PERFECTA SYBR Green超,ROX | 广达生物科技公司 | 95055-500 | |
脱氧胆酸钠 | 西格玛 | D6750-25G | |
MEM粉 | Invitrogen公司 | 61100087 | |
青霉素链霉素 | 西格玛 | 15140122 | |
FBS | 亚特兰大生物 | S11150 | |
L-谷氨酰胺 | Invitrogen公司 | 25030-081 | |
潮霉素B | 西格玛 | H0654-1G | |
MEM EAGLE JOKLIK | 西格玛 | M0518-10L | |
核糖核酸酶 | 罗氏公司 | 10109169001 | |
DNA酶I,II级 | 罗氏公司 | 10104159001 | |
链脲佐菌素 | 西格玛 | s0130 | |
玻璃转瓶 | 康宁 | 4500-3L | |
玻璃转瓶 | 康宁 | 4500-250 | |
滑动A-仪检测板 | PIERCE CH | PI66380 | |
管optiseal聚allomer,11.2毫升 | Beckman Coulter公司 | 362181 | |
氯化铯1公斤 | JT4042-2 | VWR | |
贝克曼LE-80K | Beckman Coulter公司 | 最佳LE-80K超高速离心机 | |
过滤器 | VWR | 28143-338 | |
离心管500米升 | 康宁 | 431123 | |
tailveiner阻挡 | 布伦特里科学,INC | TV-150 | |
胰岛素,鼠标ELISA | Mercodia | 10-1247-01 | |
microvette CB300 | 萨尔斯塔特 | 16.443.100 | |
D-葡萄糖 | 西格玛 | G8270 | |
鼠标C-肽酶联免疫吸附测定试剂盒 | Wako纯化学工业有限公司 | #631-07231 | |
豚鼠抗胰岛素抗体 | Abcam公司 | ab7842 | |
山羊抗PDX1抗体 | 克里斯托弗·莱特博士的礼物 | ||
鼠抗Ngn3抗体 | β细胞生物学协会, 大学。宾夕法尼亚州 | AB2013 | |
鼠抗Nkx6.1 mRNA的抗体 | β细胞生物学协会, 大学。的Pennsylvania | F64A6B4 | |
抗β细胞素抗体 | 细胞科学 | PAAQ1 | |
ALT(谷丙转氨酶)显色剂SET。 | 东元电机诊断 | A526 - 120 | |
/ AST(SGOT),彩色端点试剂组 | 东元电机诊断 | A561-120 |
表2。特定的试剂和设备。
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