., … /~.… .。 ;http://xbyx.xysm.net 1141 小分子RNA干扰组织因子在新生猪胰岛细胞中的表达 暨明 ,易受南 ,于德玲 ,王维 (1.中南大学基础医学院生理学系,长沙410078;2.中南大学湘雅三医院 细胞移植与基因治疗中心,长沙410013;3.澳大利亚悉尼大学 Westmead医院移植与肾病研究中心,悉尼2145,澳大利亚) [摘要] 目的:利用小分子RNA(siRNA)在基因水平对新生猪胰岛细胞进行修饰,抑制细胞组织因子的 表达。方法:设计5对siRNA转染新生猪胰岛细胞,用real—time PCR方法筛选组织因子基因沉默效果最好的 siRNA或组合,同时流式细胞仪检测siRNA转染对细胞活性的影响,real—time PCR和流式细胞仪分别检测细 胞组织因子的基因及蛋白沉默水平。结果:根据real—time PCR结果筛选出组织因子基因沉默效果最好的3对 siRNA组合,转染新生猪胰岛细胞后,real—time PCR及流式细胞仪检测新生猪胰岛细胞组织因子的基因沉默 效率达60%,蛋白表达水平降低约50%,同时流式细胞仪检测结果提示siRNA转染对新生猪胰岛细胞的活性 没有明显的影响。结论:3对siRNA组合在体外特异性抑制新生猪胰岛细胞组织因子的表达。 [关键词] siRNA; 组织因子; 新生猪胰岛细胞 DOI:10.3969/i.issn.1672-7347.201 1.12.003 siRNA.mediated tissue factor knockdown in porci0rclne neonatalne Beonatal islet cell clusters’ clusters in vitro vitroJI Ming ,YI Shounan ,YU Deling ,WANG Wei (1.Department ofPhysiology,School fBasoic Medicine,Central South University,Changsha 410078,China; 2.Cell Transplantation and Gene Therapy Institute,Third Xiangya Hospital,Central South University, Changsha 410013,China;3.Centerfor Transplantation and Renal Research,Westmead Hospital,Sydney University,Sydney 2145,Australia) Abstract: Objective To determine the genetic modiifcation on neonatal porcine islet cell clusters(NICC)by small interfering RNA(siRNA)一mediated tissue factor(TF)knockdown in vitro.Methods Porcine NICC were transfected with 5 pairs of designed siRNA respectively or in different combinations with lipofectamine 2000.Transfected NICC were analyzed for TF gene bv re— al—time PCR to select the siRNA which worked best.Meanwhile,the viability of NICC after the TF siRNA transfection was examined by FACS.The eficiency of TF gene and protein suppression was fmeasured by real—time PCR and and FACS respectively.Results Real—time PCR and FACS showed that a 60%reduction in the TF gene expression and a 50%reduction in the protien level of TF on NICC were achieved by transfecting 3 pairs of selected siRNA.The siRNA transfection had no sig. niifcant effect on the viability of NICC which was analyzed by FACS.Conclusion The expression 收稿日期(Date of reception)2011—03—31 作者简介(Biography) 暨明,硕士,讲师,主要从事移植与血液免疫研究。 通信作者(Corresponding authors) 于德玲,E-mail:deling_yu@hotmail.com;3 ̄维,E—mail:wawe01cn@yahoo.con.cn 基金项目(Foundationitem)国家自然科学基金(30900359)。China(30900359). Thiswork was suppo ̄ed bythe National Natural Science Foundation of 中南大学学报(医学版),2011,36(12)http://www.csumed.org;http://xbyx.xysm.net 0f TF on porcine NICC is eficiently suppressed by 3 pairs of designed siRNA in vitro.f Key words: small interfering RNA;tissue factor; neonatal porcine islet cell cluster 无论是同种还是异种胰岛经门静脉移植,都面 临着移植后早期快速的大量胰岛丢失的问题 。 在移植过程中,注入门静脉的胰岛与血液接触后会 发生一种凝血/炎症反应过程,称之为立即经血液 介导的炎症反应(instant blood.mediated inflammato— ry reaction,IBMIR)。IBMIR以凝血和补体系统的 快速激活,胰岛内白细胞的募集和渗入,血小板的 快速激活并黏合在胰岛表面为特征,胰岛表面血凝 块迅速形成并将胰岛包裹,胰岛形态随之被浸润的 白细胞破坏 。因此,IBMIR不仅被认为是在胰 岛移植后造成早期大量胰岛丢失的主要原因,是胰 岛成功移植的重要障碍之一,而且也是门静脉血栓 形成的关键因素 ' 。 。研究 发现:胰岛细胞 能表达组织因子(tissue factor,TF),并认为表达在 胰岛细胞上的TF是触发IBMIR的主要因素。因 此,本研究拟用siRNA对新生猪胰岛细胞(neonatal porcine islet cell clusters,NICC)的TF目标基因进行 特异性地表达沉默,以期直接分析TF对NICC与 血液接触后发生的IBMIR的始动作用,探寻一种 更为安全有效的措施来抑制IBMIR,减少胰岛的丢 失,提高胰岛的植入率。 1材料与方法 1.1试剂与动物 1.1.1 细胞生物学试剂 Ham’S FIO medium、Hank’S平衡盐溶液、 一谷氨 酰胺、青霉素、链霉素、Invitrogen’S Stealth 。‘。RNAi、 BLOCK—iT fluorescent oligo、Lipofectamine 2000、Su— perScript III cDNA first strand synthesis kit、SYBR Green qPCR Supermix—UDG universal PCR Master Mix 均为美国Invitrogen公司产品;nonspeciifc control siR- NA购自美国Santa Cruz Biotechnology公司,胶原酶 V、异丁基甲基黄嘌呤(isobutylmethylxanthine,IB- MX)、烟碱、牛血清白蛋白、葡萄糖、羊IgG、FITC标 记驴抗羊抗体均为美国Sigma公司产品;RNeasy Mini kit为美国Qiagen公司产品,羊抗人TF抗体购 自加拿大Affinity Biologicals公司;Accutase购自美国 Millipore公司;Annexin V detection kit为美国BD Bi- osciences公司产品;猪血清自备。 1.1.2实验动物 1~3 d新生Westran猪,雌雄不限,1.2~1.8 kg,购自澳洲新南威尔士州当地农场。悉尼西区动 物伦理委员会批准通过该动物研究项目。 1.2 方法 1.2.1 TF siRNA和引物设计 参照Pubmed收录的porcine TF序列(AY504424), 应用Invitrogen BLOCK—iT删RNAi设计软件设计5条 TF siRNA,自行设计互补引物(表1)。 表1 siRNA和引物序列 Tab.1 Sequence of siRNA and primers 1.2.2 NICC的分离和培养 猪胰岛的分离参考文献[13]。动物麻醉后,心 脏放血致死,取出胰岛,将其剪碎成1~2 mm。。加 入2.5 mg/mL胶原酶V,在37℃水浴中震摇10~12 min进行组织消化后,立即加入含10%血清的 Hank’S平衡盐溶液终止酶的作用,随即用500 txm筛 网过滤消化后的组织。Hank’s平衡盐溶液洗涤3次 后,用Ham’S F10 medium重悬NICC,种植于直径为 14 mm培养皿中,于37℃,5%CO 饱和湿度的CO 培养箱中培养。NICC分离后,于培养的第1,3天更 换培养基。 1.2.3 siRNA转染 收集培养3 d的NICC,PBS洗涤1次后计数胰 小分子RNA干扰组织因子在新生猪胰岛细胞中的表达暨明,等 岛当量(standard islet equivalents,IEQs),加入Ac— eutase将细胞团裂解为单个细胞,用不含血清和抗生 素的Ham’S FIO medium重悬细胞后进行siRNA转 2 结 果 染。首先用不同浓度的荧光素(FITC)标记的dsR— NA oligomer-BLOCK—iT fluorescent oligo(50,100, 2.1 NICC的培养 倒置显微镜下,培养1~3 d的胰岛细胞聚集成 团,有明显的包膜,类似胚胎干细胞样的集落,呈暗 150,200 nmol/L)分别和10 的脂质体lipo- feetamine 2000转染经酶消化分离的2×10。个细胞。 转染后24 h收集细胞,经流式细胞仪检测FITC阳性 细胞的百分率。FITC阳性细胞的百分率可以反应 黄色半透明类圆形细胞,胞浆丰富,边缘清晰,细胞 团边缘有包膜。细胞团大都悬浮于培养基中,少数 松散贴壁,部分细胞团周围有少量细胞悬浮附着生 细胞转染的效率。通过改变细胞浓度、siRNA和 lipofeetamine的比例以得到最佳的转染条件。 1.2.4 Real—time PCR检测NICC TF基因表达水平 siRNA转染后36 h收集细胞,参照RNeasy Mini kif说明书提取细胞总RNA后并测量RNA浓度。取 1 Ixg RNA用SuperScript III cDNA first strand synthesis kit合成cDNA,然后取1 L cDNA作为模板,加入至 SYBR Green qPCR Supermix—-UDG universal PCR Mas—・ ter Mix的20 体系中,整个体系置于Rotogene一 3000 Rea1.Time Thermocycler进行实时定量PCR(相 应引物的序列见表1)。扩增反应的条件如下:95 c《二 预变性2 min,然后95℃变性40 S,60 oC退火30 S, 71℃延伸30 S,45个循环。以猪B—actin作为内源性 RNA对照,所有PCR反应结果由Rotor—gene 3000软 件进行分析。 1.2.5 流式细胞仪检测siRNA转染后NICC的活性 收集siRNA转染72 h后的细胞,100 IxL PE Annexin V结合缓冲液重悬细胞,加入5 L PE An— nexin V和5 7一乙酰乙酸脱羧酶(7-AAD),室温下 避光孵育15 min后,即上机(LSR II流式细胞仪)检 测,CellQuest软件分析处理实验数据。设门去除细 胞碎片而选择所有细胞进行分析,Annexin V和7一 AAD双阴性细胞即为活细胞。 1.2.6 流式细胞仪检测NICC TF蛋白表达水平 siRNA转染后72 h收集细胞,加羊抗人TF抗体 (文献[14]报道该抗体与猪TF有交叉反应)或羊 IgG冰上孵育30 min,PBS洗涤2次后,加入FITC标 记的驴抗羊IgG,冰上孵育30 min,PBS洗涤2次后, 流式细胞仪检测FITC阳性细胞的百分率,即NICC 蛋白表达水平。 1.3统计学处理 采用CellQuest软件分析处理实验数据,实验结 果以均数-4-标准差( ±S)表示,多组问比较用单因 素方差分析,以P<0.05为差异有统计学意义。 长,随着培养时间延长,附着的细胞脱落,包膜更为 光滑完整(图1)。 2.2脂质体介导的siRNA转染NICC的效率 50,100,150,200 nmol/L siRNA转染后收集的细 胞经流式细胞仪检测,FITC阳性细胞的百分率分别 为32.5%,53.3%,75.0%和69.3%(图2)。因此, 最佳转染条件是:siRNA的浓度为150 nmol/L,与10 的脂质体lipofeetamine 2000转染2×10。个细胞, 转染效率最高可达75.0%[(67.2±8.5)%,n=4]。 2.3 NICC TF基因表达水平的检测 5条TF siRNA单独或两两组合或三三组合按上 述最佳转染条件分别转染NICC,转染36 h后收集细 胞提取总RNA,反转录为cDNA后real—time PCR检 测"基因表达水平。结果显示:siRNA5, siRNA(1+2),siRNA(1+2+4)和siRNA(1+2+5) 转染后,细胞 基因表达量比未转染的NICC(na— ive NICC) 表达量有明显减少(P<0.01,/2=3;图 3)。根据干扰的基因序列位点,选择基因沉默效率 最高的siRNA(1+2+5)用于以后实验的细胞 基 因沉默,其基因沉默效率为53%~70%,平均60% (P<0.01,n=5;图3)。 2.4转染后NICC的活性检测 收集转染后72 h的NICC,经Accutase酶处理消 化成单细胞后,加入PE Annexin V和7-AAD检测细 胞活性。PE Annexin V阳性细胞为凋亡细胞(右下 区域),7-AAD阳性细胞为死亡细胞(左上区域),PE Annexin V和7-AAD双阳性细胞为晚期凋亡细胞和 死亡细胞(右上区域),PE Annexin V和7-AAD双阴 性细胞为活细胞(左下区域)。结果显示:对照的 siRNA和TF siRNA转染后的NICC活细胞百分率分 别为(74.9±1.7)%和(74.6±1.4)%,差异无统计 学意义(P>0.05,n=4;图4)。可见siRNA对细胞 活性没有明显的影响。 1146 中南大学学报(医学版),2011,36(12)http://www.csumed.org;http://xbyx.xysm.net IBMIR中的作用。 本研究运用siRNA在基因水平上阻断NICC TF 的表达,以抑制NICC与血液接触后触发的IBMIR, 从而减少NICC的丢失。实验设计了5条siRNA, 单独或两两组合或三三组合按最佳转染条件分另0转 染NICC,结果发现其中3条siRNA组合可以使 NICC的 基因沉默效率达53%~70%,且TF蛋 白表达水平下降近50%;同时流式细胞仪检测结果 显示:siRNA转染后,NICC的活性未受明显的影响, 排除了因细胞死亡所导致NICC蛋白表达水平的降 低。上述结果提示:设计的5条siRNA中有3条 siRNA组合可显著降低NICC在基因及蛋白水平TF 的表达,为进一步研究TF在IBMIR发生中的作用 提供了可能。后续的实验将包括体外实验—— NICC和人血液供体孵育的Loops model以及体内实 验——NIcc经小鼠门静脉的移植,观察检测NICC TF表达阻断后对IBMIR的抑制作用,为在胰岛同种 或异种移植中更有效地防止IBMIR的发生提供以 TF为靶向干预的研究基础。 参考文献: Bennet W,Groth C G,Larsson R,et 1a.Isolated human islets tirgger an instant blood mediated inflammatory reaction:impli- cations for intraportal 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