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目的:
构建热诱导型HSP70启动子调控内皮抑素(Endosmtin,Endo)基因的重组质粒pcDNA3.1(+)/HSP70-Endo/EGFP,获得目的基因的靶向表达以及有效的体内调控手段;制备包裹质粒DNA的葡聚糖接枝聚乳酸(DEX-PLA)纳米微球,获得靶向性良好和转染有效的基因转运载体;探讨加热诱导调控下纳米载体介导的内皮抑素基因治疗对肝癌细胞HepG2的体外杀伤作用和体内抑瘤作用。
方法:
采用PCR技术,以肝癌细胞HepG2基因组总DNA为模板,扩增热诱导型HSP70启动子片段;自pSP-Endo/EGFP质粒中切取Endo-EGFP融合基因,依次将以上基因序列克隆到真核表达质粒pcDNA3.1(+),获得HSP70启动子调控内皮抑素基因的重组质粒pcDNA31(+)/HSP70-Endo/EGFP。
采用化学偶联法合成葡聚糖接枝聚乳酸(DEX-PLA)聚合物。用水/油/水(W/O/W)双乳化有机溶剂蒸发法制备载DNA纳米微球,透射电子显微镜观察纳米微球的形态,动态光散射仪检测纳米微球的粒径分布,用DNase Ⅰ消化实验检测纳米载体对DNA的保护作用。
用载DNA纳米微球转染肝癌细胞HepG2,以Lipofectamine 2000作为对照;转染48h后不同温度下加热诱导HSP70启动子调控Endostatin基因的表达,流式细胞术检测载DNA纳米微球在肝癌细胞HepG2中的转染效率,RT-PCR检测不同温度诱导对目的基因表达的影响;MTT法检测Endostatin基因转染对肝癌细胞HepG2和人脐内皮细胞ECV304细胞增殖的影响。构建肝癌裸鼠移植瘤模型,通过瘤内注射给药,观察肿瘤体积的变化,绘制肿瘤生长曲线;处死实验动物后,HE染色观察实验动物肿瘤组织的病理变化。
结果:
成功扩增了热诱导型HSP70启动子片段,测序结果与GeneBank中AL671762所提供序列完全一致;构建的重组质粒pcDNA3.1(+)/HSP70-Endo/EGFP,经双酶切鉴定无误。
红外光谱表征证实聚乳酸支链的存在,提示DEX-PLA的形成;包裹重组质粒pcDNA3.1(+)/HSP70-Endo/EGFP的DEX-g-PLA纳米微球,呈球形,粒径约90-110nm:该载DNA纳米微球可有效保护DNA免遭DNase Ⅰ酶破坏。
载DNA/DEX-PLA纳米微球可有效的介导基因转染HepG2细胞,其转染效率略低于脂质体,而生物相容性则明显优于脂质体;低温加热可有效诱导目的基因的高表达,43℃/30min时最明显,较未加热组高3-3倍;RT-PCR证实mRNA水平的表达在加热诱导组与未加热组存在显著差异;MTT证实Endostatin基因可有效抑制ECV304的生长,热诱导后更明显,而对HepG2细胞增殖无明显影响。
体内试验表明,载Endostatin基因纳米微球可抑制肿瘤的生长,并进一步缩小肿瘤体积,HE染色显示治疗组肿瘤组织内有明显的坏死灶。
结论:
扩增的ItSP70启动子具有良好的热诱导性,低温加热诱导可有效诱导其下游基因的表达,可作为靶向基因治疗的分子开关;
DEX-PLA纳米微球对DNA有较好的保护能力和转基因能力;
DEX-PLA纳米微球介导pcDNA3.1(+)/HSP70-Endo/EGFP转染对人脐内皮细胞ECV304较好的杀伤作用,低温加热诱导有明显增效作用;
DEX-PLA纳米微球介导pcDNA3.1(+)/HSP70-Endo/EGFP瘤内转染对肝细胞癌有明显的抑瘤作用,热诱导明显增强抑瘤效果。