穿膜肽TAT与bFGF的融合表达及其对增生性瘢痕的治疗作用

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目的:用基因克隆技术构建出穿膜肽bFGF重组载体,然后在大肠杆菌表达系统中进行表达并纯化出有活性以及细胞穿透能力的融合蛋白。通过对日本大白兔耳朵打孔制做出兔耳增生性瘢痕模型,然后分析融合蛋白对增生性瘢痕是否产生疗效。最后进一步探究融合蛋白在治疗兔耳增生性瘢痕模型产生治疗效果的基本机理。  方法:通过两步PCR的方法克隆出穿膜肽TAT与重组人成纤维细胞因子(rhbFGF)基因序列,经过限制性内切酶酶切相同的酶切位点,然后利用T4 DNA连接酶进行连接,从而构建出pET3c-TAT-rhbFGF重组载体。将重组转化到大肠杆菌DH5α感受态中进行扩增、鉴定。基因测序后,将序列正确的重组质粒转入大肠杆菌表达菌株中进行蛋白表达。在大肠杆菌生长到对数生长期用IPTG进行诱导表达。经过SDS-PA6E及Western blot鉴定后,融合蛋白以可溶性方式存在。采用弱阳离子交换色谱和亲和层析对融合蛋白纯化,纯化后用3T3细胞增殖能力检测融合蛋白的生物活性,用HFF细胞内部荧光强度检测融合蛋白的细胞穿透能力。将融合蛋白制备成凝胶剂型后,对小鼠背部局部给药,检测融合蛋白的皮肤穿透能力。利用打孔器对日本大白兔耳朵腹侧进行打孔,去除皮肤及软骨膜,然后放入到普通级饲养室饲养。兔儿增生性瘢痕形成以后,将瘢痕组织随机分为3组,分别为空白对照组、bFGF给药组、融合蛋白给药组。每天给药一次,连续给药30天。平均每十天收取一批瘢痕组织,并对其进行包埋切片处理。治疗结束后,主要针对融合蛋白对瘢痕模型的厚度、成纤维细胞密度、瘢痕组织中Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白含量的影响进行了分析。最后,本研究对融合蛋白治疗效果的机制进行了初步探究。  结果:1、采用两步PCR法获得了全长的TAT-rhbFGF融合蛋白基因序列,经过酶切与连接后得到pET3c-TAT-rhbFGF重组质粒。  2、在大批量的筛菌实验后,确定了融合蛋白在37℃、200rpm/min下培养,并且在对数生长期进行诱导的最佳条件,我们得到了融合蛋白表达量高的宿主菌。中式发酵后收集菌体,破碎离心后对所得上清和沉淀分别进行SDS-PAGE,结果显示融合蛋白主要存在于上清液中,属于可溶性蛋白。经过CM弱阳离子柱纯化后,大部分杂蛋白被分离出去;然后经过肝素亲和层析,获得了纯度在90%以上的融合蛋白。Western Blot实验显示,融合蛋白在理论的条带位置显色,融合蛋白得到正确表达。NIH3T3细胞的促有丝分裂实验中,融合蛋白也显示出了较高的促增殖活性。细胞穿透能力检测发现,相对于对照组,融合蛋白更容易快速、大量的穿透细胞膜进入到细胞中。  3、通过优化卡波姆凝胶的制作工艺,我们制备出的凝胶无色透明,均匀细腻,看不到明显的不溶物,并且在常温下一直处于胶状,不出现干涸或液化。融合蛋白透皮能力检测中,与rhbFGF相比,融合蛋白具有较强的皮肤屏障穿透能力,能够穿透皮肤表面进入到皮下组织。  4、在增生性瘢痕治疗研究中,治疗组中兔耳增生性瘢痕与治疗前相比,瘢痕的厚度减小,中间突出的小疙瘩消失,瘢痕趋于平坦,颜色由深红变为浅红。H&E染色发现,治疗后,瘢痕组织中成纤维细胞的密度也明显降低,细胞的排列也趋于整齐。与空白对照组相比,治疗后,瘢痕组织中Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白含量明显降低,接近于正常皮肤水平。在给药后,细胞凋亡检测发现,融合蛋白治疗组中成纤维细胞凋亡明显增多,而在对照组和bFGF给药组中几乎看不到凋亡的细胞。  结论:1、构建完整的pET3c-TAT-rhbFGF重组质粒,并在大肠杆菌表达系统中得到了正确、高效的表达。得到了纯度较高的具有促增殖能力的、能够穿透细胞膜的融合蛋白。  2、融合蛋白能够穿透小鼠皮肤表面进入到皮肤的真皮和皮下组织处。  3、融合蛋白具有明显改善增生性瘢痕的效果,瘢痕的外观和内部都得到恢复,其治疗机制可能与成纤维细胞的凋亡有关。
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