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目的:
体外分离培养兔B型滑膜细胞(type B synoviocytes),构建转化生长因子β1(transforming growth factorβ1,TGF—β1)的重组真核表达载体pcDNA3.1-TGF—β1质粒,用脂质体法将该质粒转染兔B型滑膜细胞,将转染后细胞复合Pluronic—F127在裸鼠体内构建组织工程软骨,观察转染后细胞体内向软骨组织方向分化的可行性,为基因加强组织工程学修复软骨损伤提供实验依据。
方法:
1、取3月龄健康新西兰大白兔,雌雄不限,耳缘静脉注射空气处死,严格消毒下,迅速开腹切取小块肝脏组织,置入冻存管,立即投入液氮中冷冻备用;同时打开膝关节,用眼科镊撕取关节腔内面的滑膜组织,将术中取到的组织迅速带入无菌室,分别应用酶消化法行滑膜细胞体外培养扩增,贴壁筛选、单一胶原酶消化和多次传代法相结合行纯化培养,同时进行抗Vimentin、抗CD68免疫组化鉴定细胞。
2、取出液氮中冷冻的肝脏组织,研磨成粉末,Trizol法提取总RNA,分析TGF—β1mRNA序列,设计引物,用cDNA合成试剂盒合成cDNA,并行二次PCR扩增;将带有pcDNA3.1(+)的菌株行扩增、摇菌、抽质粒,将扩增后的TGFβ1cDNA和pcDNA3.1(+)进行酶切,将目的片段连接载体,转化E.coli DH5α感受态细胞,鉴定转化菌,Amp筛选,对阳性菌克隆提质粒,进行酶切鉴定,将阳性菌液送测序鉴定。
3、转染前一天,取第三代滑膜细胞,胰酶消化后制成细胞悬液,接种于6孔板,每孔细胞数为2×105,待细胞生长至80%融合时,按lipofectamine2000试剂盒说明行pcDNA3.1-TGFβ1质粒转染,同时取另一6孔板行pcDNA3.1(+)空质粒转染,上述两组分别为实验组和对照组,以软骨细胞为阳性对照组。实验组、实验对照组转染后48小时行G418筛选阳克隆,每两天取部分细胞做细胞计数,连续12天,绘制细胞生长曲线,取部分阳性细胞行RT—PCR检测TGF—β1、Ⅱ型胶原、糖氨多糖的瞬时表达,对RT—PCR结果用ScnImage软件分析处理,计算相对灰度值,所有实验数据使用SPSS13.0行统计学处理,各间两两比较,采用方差分析,P值<0.05有统计学意义;另取部分阳性细胞做细胞爬片,4%多聚甲醛固定后行TGFβ1、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色。
4、在4℃将Pluronic—F127溶解,配成质量分数为20%液体,然后与转染后稳定表达的细胞进行混合,同时取软骨细胞混合Pluronic—F127、空载体转染细胞混合Pluronic—F127作为对照组,各组细胞浓度均为5×107/mL的复合物,迅速以0.2ml注射器行裸鼠背部皮下注射,分别在术后4、6、8周处死实验裸鼠,取出裸鼠背部组织进行大体标本观察后,制成5μ m厚切片,切片行苏木素—伊红(HE)染色光镜下观察骨组织及软骨组织形成情况,同时进行抗Ⅱ型胶原、抗TGF—β1免疫组织化学检测。
结果:
1、兔滑膜来源的B型细胞体外分离培养,细胞呈梭形和多角形,活性良好,细胞可传代10代而无明显退变迹象,进行免疫组化鉴定,抗Vimentin为阳性、抗CD68为阴性,可与A型滑膜细胞鉴别。
2、成功构建真核表达载体pcDNA3.1-TGFβ1,质粒酶切后电泳显示有pcDNA3.1和TGFβ1片段,测序结果完全符合TGFβ1 DNA序列。
3、脂质体法转染后,生长曲线显示转染后细胞生长活性较阳性对照组降低,实验组细胞转染后第3天,RT—PCR检测到TGFβ1、Ⅱ型胶原、糖氨多糖阳性片段,实验对照组为阴性;细胞转染后第4天至3周,抗TGF—β1、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色实验组可见细胞内阳性颗粒,对照组为阴性。
4、分别在4、6、8周处死实验裸鼠,取出各组裸鼠背部组织进行大体标本观察,见实验组以及软骨细胞混合Pluronic—F127组可形成透明软骨样组织,抗Ⅱ型胶原、抗TGF—β1免疫组织化学检测均为阳性,在空载体转染细胞混合Pluronic—F127组均未见软骨样组织形成,免疫组化结果为阴性。
5、统计分析显示,转染后各组RT—PCR结果显示转染后TGFβ1、Ⅱ型胶原及糖氨多糖表达高于空载体组,差异有统计学意义,实验组与阳性对照组之间的差异无统计学意义。
结论:
脂质体法重组pcDNA3.1-TGF—β1基因转染的兔B型滑膜细胞,可表达TGF—β1,细胞分泌Ⅱ型胶原和糖氨多糖,表现出软骨细胞样生理特征,并在3周内未见明显减退,裸鼠体内实验显示转染后细胞混合Pluronic—F127在8周时可形成类软骨样组织;B型滑膜细胞具有向软骨样细胞分化的潜能,在体内外可保持软骨细胞表型,为软骨组织工程提供了一种新的种子细胞。