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目的:在前期研究证实ABCA1基因具有抗砷功能的基础上,本课题按析因设计的要求,利用RNA干扰技术将ABCA1基因与已明确具有抗砷作用的ABC家族ABCB1(MDR1)、ABCC1(MRP1)基因,分别采用单一基因抑制、两个联合抑制、和三者同时抑制的方法,通过检测目的基因阻断前后,抗砷细胞ECV304对急性砷毒性耐受性变化和细胞内砷含量的改变,进一步确定ABCA1基因的功能及其在抗砷过程中与ABCB1、ABCC1基因有否交互作用,并推测可能的抗砷机制。
方法:采用析因设计的实验法,将化学合成的ABCA1、ABCB1、ABCC1基因的特异性siRNA在siPORTMNeoFX TM转染剂的介导下,转染抗砷细胞ECV304,实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法检测转染后目的基因mRNA水平;蛋白质免疫印记法(Western-blot)检测转染后目的基因蛋白水平。通过CCK8法检测48h急性砷染毒后光密度值(OD)值,计算生存率及半数抑制浓度(IC50),反应细胞抗砷性的变化,用原子荧光分光光度法(AFS)检测细胞内砷蓄积量的变化。
结果:Real-time PCR结果显示所有标本的管家基因Actin和目的基因均可见较标准的扩增曲线,无非特异扩增。抗砷细胞转染siRNA-ABCA148小时的Real-time PCR检测,实验组细胞中ABCA1的表达量较阴性对照组明显降低(P<0.05),而阴性对照组与未转染的抗砷细胞ABCA1表达量无明显差异(P>0.05),且siRNA-ABCA1浓度为80nM时的干扰效率为90.3±1.98%;同样筛选出siRNA-ABCB1和siRNA-ABCC1干扰效率在91.2±1.03%和90.7±2.63%时的浓度分别为20nM和40nM,并认为三者的干扰效率一致。Western-blot结果显示抗砷细胞在转染三条目的基因siRNA后,实验组、阴性对照组及未转染组在相应目的蛋白Marker处均有特异性蛋白条带,其大小与目的蛋白大小相符,且实验组相应目的蛋白表达量明显低于阴性对照组及未转染组。依此浓度将三对siRNA-ABCA1,siRNA-ABCB1,siRNA-ABCC1分别按析因设计转染抗砷细胞,Wetern-blot检测相应目的蛋白呈低表达,急性砷染毒48h用CCK8法计算生存率及IC50,经析因设计方差分析结果显示实验组细胞在各砷浓度下生存率均低于同步对照组细胞,差异有统计学意义(P<0.05)。干扰ABCA1,ABCB1,ABCC1,ABCA1+ABCB1,ABCA1+ABCC1,ABCB1+ABCC1,ABCA1+ABCB1+ABCC1基因后,细胞的IC50分别为(5.68±0.018,6.38±0.05,4.87±0.071,5.46±0.129,5.15±0.085,4.94±0.51,4.08±0.066)μmol/l明显低于对照组IC50(12.2±0.08,12.08±0.35,12.14±0.74,12.23±1.2,12.03±1.92,12.15±0.57,12.07±1.48)μmol/l,并且三条基因联合抑制的抗砷细胞在各砷浓度的生存率与ECV304相比,差异无统计学意义(P>0.05)。AFS检测结果显示,4h,6h,8h,10h实验组细胞内砷含量均高于同步对照组,差异有统计学意义(P<0.05),三条基因同时干扰时,细胞砷含量明显增加,并且在6,8,10小时与ECV304细胞内砷蓄积量相比,差异无统计学意义(P>0.05)。
结论:我们的结果表明:ABCA1、ABCB1、ABCC1三条基因均是重要抗砷基因,其主要的抗砷机制是通过排出胞内砷来起效的:ABCA1、ABCB1、ABCC1三条基因是重要的排砷基因;ABCA1、ABCB1、ABCC1三条基因在抗砷过程中有交互作用。