探究脂質體介導 EGFP轉染神經干細胞

引言

神經干細胞（NSCs）具有自我更新能力和多向分化潛能，是中樞神經系統(tǒng)疾病基因治療的重要載體。通過基因工程技術將外源基因導入NSCs，可以實現(xiàn)基因治療的目的。增強型綠色熒光蛋白（EGFP）作為一種報告基因，具有表達穩(wěn)定、易于檢測的特點，常被用于標記和追蹤細胞。

脂質體作為一種有效的基因轉染載體，通過靜電相互作用將DNA分子導入細胞。脂質體表面帶有正電荷，可以與核酸磷酸基團的負電荷相互作用形成復合物，進而被細胞膜吸附，通過內吞或融合作用將外源DNA導入細胞。脂質體介導的基因轉染方法具有操作簡便、轉染效率高的優(yōu)點，適用于多種細胞類型。

構建脂質體介導的EGFP轉染NSCs體系，不僅可以評估NSCs作為基因治療載體的潛力，還可以為轉染其他功能基因奠定基礎。通過優(yōu)化轉染條件，提高轉染效率，可以進一步推動NSCs在基因治療領域的應用。

材料與方法

1. 實驗材料

• 細胞：胎鼠、新生大鼠、成年大鼠海馬中分離的NSCs。

• 試劑：某品牌無血清DMEM/F12培養(yǎng)液、某品牌添加劑B27、某品牌堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）、某品牌表皮細胞生長因子（EGF）、某品牌脂質體試劑（TransFast）、某品牌G418、某品牌pIRES2-EGFP質粒。

• 儀器：某品牌微量移液器、某品牌熒光顯微鏡、某品牌倒置顯微鏡、某品牌臺式離心機、某品牌恒溫水浴箱、某品牌渦旋振蕩器、某品牌血球計數板。

2. 實驗方法

2.1 NSCs的分離與培養(yǎng)

（1）從胎鼠、新生大鼠、成年大鼠海馬中分離NSCs，采用NSC克隆懸浮法。
（2）選用無血清DMEM/F12培養(yǎng)液，添加B27、bFGF及EGF進行體外擴增培養(yǎng)。
（3）采用免疫細胞化學法檢測NSC標志物Nestin的表達及分化后細胞神經元特異性烯醇化酶（NSE）、膠質纖維酸性蛋白（GFAP）和2,3-環(huán)核甘酸磷酸二脂酶（CNP）的表達。

2.2 胎鼠神經干細胞離體后存活時間研究

（1）將胎鼠神經干細胞進行原代培養(yǎng)，分為37℃組和4℃組。
（2）37℃組在1/2、1、2、3、4小時觀察細胞生長狀態(tài)；4℃組在1/2、1、2、3、4天觀察細胞生長狀態(tài)。

2.3 脂質體介導EGFP轉染NSCs

（1）將NSCs培養(yǎng)至適合轉染的狀態(tài)（細胞生長至70-90%的匯合度）。
（2）準備轉染試劑和質粒DNA，按照試劑說明書比例將轉染試劑與質粒DNA混合在適當的緩沖液中，輕輕混合并在室溫下孵育一定時間，讓轉染復合物形成。
（3）將轉染復合物加入含細胞的培養(yǎng)皿或板中，輕輕搖勻，使轉染復合物與細胞均勻接觸。
（4）將細胞在培養(yǎng)箱中孵育4-6小時，促進轉染復合物進入細胞。
（5）轉染后更換為新鮮的完整培養(yǎng)基，減少轉染試劑對細胞的潛在毒性。

2.4 轉染效率評估

（1）在轉染后24-48小時，通過顯微鏡觀察細胞形態(tài)，評估轉染對細胞的影響。
（2）使用熒光顯微鏡檢測報告基因（EGFP）的表達，評估轉染效率。

2.5 移植與觀察

（1）將篩選后的NSCs立體定向儀移植入大鼠側腦室。
（2）分別在移植后4周、8周、12周、15周進行大鼠腦組織冰凍切片制作，熒光觀察。

結果

1. NSCs的培養(yǎng)與鑒定

培養(yǎng)的NSCs Nestin抗體標記陽性，分化后細胞表達神經元、星型膠質細胞、少突膠質細胞的特異性抗原。這表明分離培養(yǎng)的NSCs具有較高的純度，可以用于后續(xù)實驗。

2. 胎鼠神經干細胞離體后存活時間

在37℃組，腦組織離體后1小時，已無法培養(yǎng)出干細胞；在4℃組，離體后3天，仍可以培養(yǎng)出NSCs。這表明在低溫條件下，NSCs的存活時間延長，有利于后續(xù)的實驗操作。

3. 脂質體介導EGFP轉染NSCs

（1）當脂質體劑量為8μl，質粒（pIRES2-EGFP）劑量為6μg，復合物作用時間為6小時，3代時轉染效率高，為27.6%。隨著傳代次數的增加，轉染效率逐漸降低。3代G2-M期所占的比例也最高，轉染率與G2-M期存在一定的關系。
（2）G418最小致死濃度為5001μg/ml。
（3）MTT比色法測定同期未轉染和轉染NSCs活性，兩組之間無顯著性差異（P>0.05），表明脂質體介導的EGFP轉染對NSCs的活性無明顯影響。

4. 移植與觀察

將篩選后的NSCs立體定向儀移植入大鼠側腦室后，觀察綠色熒光的表達情況。隨著時間的推移，綠色熒光逐漸朝針口周圍擴展。在2周可見綠色熒光，強度較弱；在4-8周熒光，隨后逐漸減弱至12周時熒光基本消失，15周時觀察不到任何的熒光。這表明EGFP在NSCs中能夠穩(wěn)定表達，并可以用于細胞的追蹤和標記。

討論

1. 脂質體介導EGFP轉染NSCs的優(yōu)化條件

實驗結果表明，脂質體劑量、質粒劑量、復合物作用時間以及細胞傳代次數對轉染效率有顯著影響。通過優(yōu)化這些條件，可以提高轉染效率。在本實驗中，當脂質體劑量為8μl，質粒劑量為6μg，復合物作用時間為6小時，3代時轉染效率高。這些條件為后續(xù)的基因治療實驗提供了重要的參考。

2. EGFP作為報告基因的應用

EGFP作為一種報告基因，具有表達穩(wěn)定、易于檢測的特點。在本實驗中，通過熒光顯微鏡可以清晰地觀察到EGFP在NSCs中的表達情況。這不僅可以用于評估轉染效率，還可以用于追蹤和標記移植后的細胞。此外，EGFP的表達還可以作為細胞活性的一個指標，為后續(xù)的細胞功能研究提供重要信息。

3. NSCs作為基因治療載體的潛力

NSCs具有自我更新能力和多向分化潛能，是中樞神經系統(tǒng)疾病基因治療的重要載體。通過基因工程技術將外源基因導入NSCs，可以實現(xiàn)基因治療的目的。本實驗成功地將EGFP導入NSCs，并觀察到其在體內的穩(wěn)定表達。這為NSCs作為基因治療載體提供了實驗依據，也為后續(xù)的功能基因轉染奠定了基礎。

4. 研究的創(chuàng)新與應用前景

本研究的創(chuàng)新之處在于成功構建了脂質體介導的EGFP轉染NSCs體系，并優(yōu)化了轉染條件。通過這一體系，可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的基因轉染，為NSCs在基因治療領域的應用提供了新的思路和方法。此外，本研究還為后續(xù)的功能基因轉染和疾病治療提供了重要的實驗依據和理論基礎。

在應用前景方面，脂質體介導的基因轉染技術具有操作簡便、轉染效率高的優(yōu)點，適用于多種細胞類型。通過將治療基因導入NSCs，可以實現(xiàn)疾病的基因治療。此外，EGFP作為報告基因，可以用于追蹤和標記移植后的細胞，為疾病的診斷和治療提供新的手段。

結論

本研究成功構建了脂質體介導的EGFP轉染NSCs體系，并優(yōu)化了轉染條件。實驗結果表明，脂質體介導的EGFP轉染具有較高的轉染效率和長時間的表達。這一體系為NSCs作為基因治療載體提供了實驗依據，也為后續(xù)的功能基因轉染奠定了基礎。通過進一步的研究和優(yōu)化，脂質體介導的基因轉染技術有望在中樞神經系統(tǒng)疾病的基因治療中發(fā)揮重要作用。