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涎腺的解剖与生理学特点适合作为基因疗法的靶器官。涎腺基因疗法是将携带外源基因的载体经导管逆行灌注投递至涎腺,外源基因与涎腺细胞整合,表达基因所编码的蛋白质,分泌入唾液与血液,补偿缺陷基因功能以治疗全身系统性疾病。涎腺基因疗法在啮齿类动物中表现出良好的治疗价值,但在应用到临床前应有大型动物进一步研究其特性以搭建基础过度到临床的桥梁。本课题前期研究表明小型猪腮腺形态功能与人类相似,是研究涎腺疾病较为理想的大型动物模型。本研究旨在研究腺病毒与腺病毒相关病毒为载体介导正常小型猪腮腺基因转导表达特性,为进一步应用其载体进行涎腺基因转导提供大型动物研究资料。
本研究第一部分应用腺病毒(Ad5)介导人类促红细胞生成素(hEPO)和生长激素(hGH)的基因转导小型猪腮腺,目的是研究不同分泌途径蛋白质的表达特点与分泌机制。材料与方法:小型猪9只,分3组;第一组经腮腺导管逆行注射AdCMVhEPO、第二组注射AdCMVhGH,剂量1011v.p/侧,第三组对照。按转导后3、7、14天时间点去血清、唾液标本,检测转基因蛋白浓度;14天取腮腺与脏器组织标本,做QPCR与HE染色。结果:AdCMVhEPO组血液hEPO第3天有表达,14天降至0,HCT值14天升高10%,唾液hEPO高表达。AdCMVhGH主要分泌入唾液。血清14天出现转基因蛋白抗体,转导后血常规与血生化短暂变化,QPCR显示Ad5主要分布于腮腺,组织学未见明显病理变化。结论:转基因hEPO可分泌入血,产生生物学效应;hGH分泌入唾液;AD5载体用于腮腺基因转导安全有效。
第二部分研究目的是比较分别携带CMV、EF1α、LTR2EF1α三种不同启动子的腺病毒,转导小型猪腮腺的表达效果。材料与方法:小型猪4组,每组3只,分别双侧转导AdCMVhEPO、AdEF1αhEPO、AdLTR2EF1αhEPO,一组对照。按时间点3、7、14、28、60、90天采集血液与唾液样本,观察转基因hEPO的表达及血液学变化。结果:三组载体均成功获得hEPO表达,其中AdLTR2EF1α转导效率最好,三组载体对血液学指标与组织学影响轻微。结论:启动子为杂合逆转录病毒的AdLTR2EF1α载体比EF1α与CMV启动子的常规腺病毒载体,表现出更高的转基因水平,转基因蛋白的分泌总量更多、持续分泌时间延长。
第三部分应用不同的载体投递量,检测转基因蛋白的表达与载体的生理学效应,选择最佳载体投递量。材料与方法:应用AdLTR2EF1αhEPO,分别采用1011v.p、1010 v,p、109v.p投递至腮腺,按时间点3、7、14、28、60、90天采集血液与唾液样本,观察转基因hEPO的表达及血液学变化。结果:1011v.p与1010v.p组血液中有hEPO表达,HCT值升高,109v.p组血液未见表达。血常规与血生化有轻度改变,呈现剂量正相关性。转到后90天组织学检查无异常。结论:就转基因hEPO的生物学效应与载体影响而言,AdLTR2EF1αhEPO投递量为1010v.p更加合理。
第四部分研究观察2型腺病毒相关病毒介导外源基因hEPO(AAVhEPO)转导小型猪腮腺的长期表达情况,比较AAV与Ad在小型猪腮腺基因转导中的差异。材料与方法:小型猪6只,分两组。实验组双侧转导AAVhEPO各1011v.p,按时间点2、4、6、8、10、12周观察血液与唾液。hEPO表达情况。结果:AAV2介导hEPO转导后,血液转基因EPO表达于8周达到峰值,可维持至12周及更长,致小型猪血液HCT值升高达16%;AAV2对血常规与血生化指标影响轻微,4周恢复至转导前水平;对腮腺及脏器无病理学损害。与Ad比较,AAV介导的转基因表达长久,表达效率较低,但仍有生物学功效,且机体反应轻微。
本研究证实Ad与AAV载体介导hEPO转导小型猪腮腺,转基因蛋白表达可分泌入血液,产生生物学效应。转基因蛋白血液唾液的分布规律与啮齿类动物不同,AAV可长期介导基因在涎腺中长期表达,是可用于涎腺基因转导的较理想有效载体。