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目的:了解体外培养的兔骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)一般生物学特性;构建带有BMP-2基因的绿色荧光蛋白真核表达载体,将其转染兔BMSCs,通过筛选获得高效表达BMP-2的兔BMSCs,为后期骨组织工程动物试验奠定基础。
方法:
1.选择健康新西兰白兔,冬眠灵0.5ml肌肉注射麻醉,于胫骨行骨髓穿刺,抽取兔骨髓约5ml,采用全骨髓培养法对兔BMSCs进行体外原代培养获得纯度较高的兔BMSCs。对兔BMSCs进行形态学观察,绘制生长曲线,分析兔BMSCs生长规律;选用抗CD44单克隆抗体,应用免疫细胞化学法对培养的兔BMSCs进行表型鉴定。
2.在已有含人BMP2全编码区序列的重组克隆载体pTA2-rhBMP2的基础上用BamHI和NheI双酶切pTA2-rhBMP2获得rhBMP2基因,将所得目的基因片断插入表达载体pSELECT-GFPzeo-MCS并转化大肠杆菌DH5a,PCR、酶切鉴定并测序。
3.按照LipofectmineTM2000 Reagent说明书,分别用上述空环状质粒表达载体和重组表达载体转染兔BMSCs,有限稀释法筛选阳性表达兔BMSCS。
4.经RT-PCR证实兔BMSCs中目的基因的表达,采用免疫荧光化学法和Western Blot法鉴定兔BMSCs中rhBMP2重组蛋白表达。
结果:
1.兔BMSCs原代培养和形态学观察:培养的兔BMSCs黏附贴壁生长,呈长梭形、三角形或多角形,并有多个突起,存活率达90%以上,经多次传代仍能保持正常形态和功能;传代培养的兔BMSCs潜伏期为1~2d,对数增殖期为3~6d,接种后7~8d达顶峰,而后进入平台期,细胞增殖减慢;冻存复苏后细胞生长特性无明显改变;免疫细胞化学染色结果显示,CD44阳性表达率达95%,呈棕褐色,细胞表型稳定。
2.重组表达载体pSELECT-GFPzeo-rhBMP2经双酶切可得到约1216bp的DNA片断,测序证实与Genebank中BMP2序列完全相符;用脂质体法将重组表达载体转染兔BMSCs细胞48~72h后,荧光显微镜下观察证实转染成功,经RT-PCR证实目的基因在转染载体中表达。采用免疫荧光化学方法和Western Blot方法检测到目的基因的蛋白表达。重组真核表达载体pSELECT-GFPzeo-rhBMP2转染兔BMSCs后,细胞能稳定表达rhBMP2,rhBMP2分子量约17kD。
结论:
1.在本培养体系下,可以得到纯化的兔骨髓间充质干细胞,所培养的兔BMSCs贴壁率高、体外生长状况良好、增殖能力强并可连续传代,适用于组织工程种子细胞库的建立。
2.本研究成功构建了含有增强型绿色荧光蛋白的BMP2真核表达载体,thBMP2在兔BMSCs细胞中获得了有效表达,同时重组表达载体携有的绿色荧光标记,给thBMP2的体内外示踪定位提供了重要而方便的工具,为下一步开展动物实验提供了实验基础,并为组织工程临床应用提供了物质保障。