一种肝癌组织特异性RNA干扰系统及其建立和应用方法技术方案

技术编号:8677944 阅读:287 留言:0更新日期:2013-05-08 22:20
本发明专利技术提供了一种肝癌组织特异性RNA干扰系统及其建立和应用方法。所述的肝癌组织特异性RNA干扰系统由AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体组成,AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体均由慢病毒载体构建而成,其中,AFP-Cre载体含有一个AFP启动子和位于其下游的Cre重组酶基因,LoxP-shRNA载体含有一个经过改造的U6启动子和位于其下游的shRNA序列,LoxP-shRNA载体中所含的经过改造的U6启动子为在U6启动子中插入一个可指示AFP-Cre/LoxP-shRNA系统是否工作的结构的U6启动子,所述的可指示AFP-Cre/LoxP-shRNA系统是否工作的结构为LoxP-CMV-eGFP-LoxP。应用本发明专利技术获得的RNA干扰作用具有肝癌组织特异性高、作用长效、高效、指示良好、操作简便等特点。本发明专利技术使肝癌RNA干扰靶向治疗成为可能,并极大地方便了相关研究分析,可广泛应用于肝癌治疗及基础研究。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医学
,涉及一种肝癌组织特异性RNA干扰系统及其建立和应用方法
技术介绍
原发性肝癌是严重威胁人类健康的恶性疾病。其发病率虽只列恶性肿瘤发病率的第六位,但是死亡率却高居第三位。中国是原发性肝癌高发国,发病人数约占全球的55%。全国第三次死因回顾抽样调查报告显示:肝癌是我国恶性肿瘤相关死亡的第二位死因(在城市和男性则是首位死因)。肝癌在诊断时多已晚期,其治疗方法有限,如何有效治疗肝癌是我国目如亟需解决的重大问题。近年来,RNA干扰成为一种潜在的癌治疗方法。RNA干扰是一种特异性的基因沉默方法。自发现以来已经迅速发展成为基因研究的有力工具并成为一种具有极大潜在价值的治疗方法。迄今为止已有的研究已证实其在疾病治疗方面的有效性和可行性。肝癌是一种基因功能改变引起的疾病。近年来,系统生物学水平的研究取得前所未有的巨大进展,确立了诸多重要的致癌基因,这些癌相关基因的发现为肝癌治疗提供了前所未有的巨大机遇。此外,因为RNA干扰物质易于给入肝脏,肝肿瘤适合进行RNA干扰治疗(肝肿瘤动物模型已作为一个优良的研究模型广泛用于RNA干扰治疗的研究)。因此,RNA干扰治疗在肝癌治疗方面具有巨大的潜能。可以 预见的是在不远的将来RNA干扰治疗一定会广泛应用于肝癌治疗。但是,尽管RNA干扰作为一种治疗方法具有巨大潜力,要使其成为一种有效的治疗方法必须解决几个问题。这些问题包括RNA干扰的特异性,RNA干扰作用的持续性,RNA作用的效能等。RNA干扰表达必须局限于肝癌细胞内,非肝癌细胞(如正常肝细胞)应免于RNA干扰作用已避免和消除RNA干扰的副作用。这对于肝癌患者特别重要,因为肝癌患者多伴有肝硬化,剩余的正常功能肝细胞减少,肝功能储备有限。目前最常用的RNA干扰药物是化学合成的小RNA(SiRNA)和基于质粒的III型启动子(Pol III启动子,如U6或Hl)驱动的shRNA。siRNA和III型启动子驱动shRNA没有组织特异性,会沉默任何类型细胞的靶基因,因而可能会在RNA干扰治疗作用时不仅作用靶细胞,同时作用于非靶细胞。此外,siRNA或III型启动子驱动shRNA的作用时间短(很少超过一周或几周,而癌治疗作用必须能够维持至少更长的时间);同时两者的转染效率低,细胞的摄入有限,这些是目前RNA干扰治疗应用的重要挑战。为了获得组织特异性、长期和高效的RNA干扰,一个可能的解决方案是应用组织特异性启动子(限制治疗性RNA干扰表达于靶细胞)结合慢病毒载体(借助慢病毒载体特性获得高转染效能和稳定长效的RNA干扰作用)来实现。AFP启动子是肝癌细胞的组织特异性启动子,高度特异于肝癌细胞,可以实现肝癌组织特异性表达。但是AFP启动子是II型启动子(Pol II),虽可驱动基因过表达,但却不能直接驱动干扰物质shRNA的表达,本专利技术创造性地应用Cre/LoxP开关系统结合AFP启动,采用一种创新的设计,实现了 AFP驱动shRNA表达。慢病毒载体是一种能够获得长期、高效体内外RNA干扰作用的强大工具,目前已被广泛应用于基础研究和转化医学研究。慢病毒干扰载体可以高效感染靶细胞(> 99% )将RNA干扰结构(如shRNA)整合入靶细胞的基因组,实现稳定表达,产生长效的RNA干扰基因沉默。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种肝癌组织特异性的RNA干扰系统及其建立和应用方法,该系统可以肝癌组织特异性地、高效地、长效地沉默靶基因,从而为RNA干扰治疗提供了一种有效的治疗工具,使肝癌RNA干扰治疗成为可能,为RNA干扰治疗应用于肝癌治疗铺平道路。为了达到上述目的,本专利技术提供了一种肝癌组织特异性RNA干扰系统(AFP-Cre/LoxP-shRNA系统),其特征在于,由AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体组成(图1 (A)),AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体均由慢病毒载体构建而成,其中,AFP-Cre载体含有一个AFP启动子和位于其下游的Cre重组酶基因(称为AFP-Cre结构),LoxP-shRNA载体含有一个经过改造的U6启动子(U6-LoxP-CMV-eGFP-LoxP-U6)和位于其下游的shRNA序列(称为LoxP-shRNA结构),LoxP-shRNA载体中所含的经过改造的U6启动子(U6-LoxP-CMV-eGFP-LoxP-U6)为在 U6 启动子中插入一个可指示 AFP-Cre/LoxP-shRNA 系统是否工作的结构的U6启动子,所述的可指示AFP-Cre/LoxP-shRNA系统是否工作的结构为LoxP-CMV-eGFP-LoxPo优选地,所述的shRNA序列为针对靶基因的shRNA序列。本专利技术的肝癌组织特异性 RNA干扰系统(AFP-Cre/LoxP-shRNA系统)能够特异性地工作于肝癌组织细胞,特异性地在肝癌组织细胞中发挥RNA干扰作用,而对于非肝癌组织细胞则无作用。其工作原理如下:AFP-Cre/LoxP-shRNA系统感染肝癌细胞组织,感染后AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体凭借其慢病毒特性将AFP-Cre结构和LoxP-shRNA结构整合入宿主细胞基因组并使其在宿主细胞内稳定表达。AFP-Cre中的AFP启动子驱动其下游的Cre重组酶基因表达产生Cre重组酶,Cre重组酶剪切LoxP-shRNA中的U6-LoxP-CMV-eGFP-LoxP-U6启动子中的LoxP-CMV_eGFP-LoxP结构,恢复U6启动子正常结构,激活U6启动子活性,活化的U6启动子驱动其下游shRNA表达,shRNA表达后沉默靶基因。本专利技术所述的AFP-Cre/LoxP-shRNA系统含有指示结构(LoxP-CMV-eGFP-LoxP),具有自动指示功能,可依靠GFP荧光之减弱有无指示系统是否工作。若AFP-Cre/LoxP-shRNA系统感染靶细胞后GFP荧光减弱/消失则表明系统已工作,反之则系统未工作。其原理如下:AFP-Cre/LoxP-shRNA系统感染靶细胞后,系统中的LoxP-shRNA载体立即表达(LoxP-shRNA载体无特异性,在任何组织细胞中均可表达),其含有的指示结构(LoxP-CMV-eGFP-LoxP)中的CMV启动子驱动eGFP表达,使细胞组织产生GFP绿色荧光,荧光显微镜或活体成像可检测到GFP绿色荧光表达。若所感染的靶细胞为肝癌细胞,AFP-Cre/LoxP-shRNA系统所含的AFP-Cre会表达,AFP-Cre表达后,其AFP启动子驱动Cre表达,剪切LoxP-CMV-eGFP-LoxP结构,使得GFP不再表达,GFP荧光减弱至消失(图(I)B)(需说明的是:因AFP-Cre的AFP启动子活性弱于CMV-eGFP的CMV启动子,该过程表现为GFP荧光减弱至消失,而非GFP不表达);若为非肝癌细胞,则AFP-Cre不能表达,GFP荧光不减弱(图(I)C)。本专利技术还提供了上述的肝癌组织特异性RNA干扰系统的建立方法,其特征在于,具体步骤为:步骤1:构建AFP-Cre载体:步骤1.1:取pDRIVE-SV40-hAFP之AFP启动子序列,根据其序列改造设计并人工合成新的AFP启动子片段(540bp)(具体序列见说明书末尾),以NheI和E本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种肝癌组织特异性RNA干扰系统,其特征在于,由AFP?Cre载体和LoxP?shRNA载体组成,AFP?Cre载体和LoxP?shRNA载体均由慢病毒载体构建而成,其中,AFP?Cre载体含有一个AFP启动子和位于其下游的Cre重组酶基因,LoxP?shRNA载体含有一个经过改造的U6启动子和位于其下游的shRNA序列,LoxP?shRNA载体中所含的经过改造的U6启动子为在U6启动子中插入一个可指示AFP?Cre/LoxP?shRNA系统是否工作的结构的U6启动子,所述的可指示AFP?Cre/LoxP?shRNA系统是否工作的结构为LoxP?CMV?eGFP?LoxP。

【技术特征摘要】
1.种肝癌组织特异性RNA干扰系统,其特征在于,由AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体组成,AFP-Cre载体和LoxP-shRNA载体均由慢病毒载体构建而成,其中,AFP-Cre载体含有一个AFP启动子和位于其下游的Cre重组酶基因,LoxP-shRNA载体含有一个经过改造的U6启动子和位于其下游的shRNA序列,LoxP-shRNA载体中所含的经过改造的U6启动子为在U6启动子中插入一个可指示AFP-Cre/LoxP-shRNA系统是否工作的结构的U6启动子,所述的可指示AFP-Cre/LoxP-shRNA系统是否工作的结构为LoxP-CMV_eGFP-LoxP。2.权利要求1所述的肝癌组织特异性RNA干扰系统,其特征在于,所述的shRNA序列为针对靶基因的shRNA序列。3.利要求1所述的肝癌组织特异性RNA干扰系统的建立方法,其特征在于,具体步骤为: 步骤1:构建AFP-Cre载体: 步骤1.1:取pDRIVE-SV40-hAFP之AFP启动子序列,根据其序列改造设计并人工合成新的AFP启动子片段,以NheI和EcoRI限制性内切酶酶切pUC57质粒,T4连接酶连接,将AFP启动子片段克隆入pUC57质粒,形成含有AFP启动子片段的pUC57_AFP重组质粒,转化感受态细胞DH5 α,扩增,抽提质粒; 步骤1.2:以pUC57-AFP重组质粒为模板,以Gecp-1,2为引物,常规PCR扩增获得AFP启动子片段;以pCAG-Cre为模板,以Gecp-3,4为引物,常规PCR扩增获得Cre片段;然后以AFP启动子片段和Cre片段为模板,以Gecp-1,4为引物,行PCR拼接获得全长目的基因片段 AFP-Cre ;步骤1.3:用Spe I和Xba I限制性内切酶对pCDH-CMV-MCS-EFl_Puro质粒进行酶切,酶切产物电泳后回收7.0kb的载体片段,即为P⑶Η-CMV-MCS-EFl-Puro酶切片段; 步骤1.4:将步骤1.2获得的目的基因片段AFP-Cre以同源重组法与步骤1.3获得的pCDH-CMV-MCS-EFl-Puro酶切片段重组,构建成AFP-Cre重组质粒; 步骤1.5:转化感受态细胞DH5a,挑取转化子行菌落PCR鉴定阳性克隆,接种阳性克隆,保种并分装送测序,测序没有问题的,再接种抽提质粒; 步骤1.6:表达载体包装、浓缩及滴度测定:选择生长旺盛期293T细胞铺板,将AFP-Cre重组质粒与包装质粒psPAX2和pMD2.G和CaC12溶液混合后加入培养皿中常规培养;转染24小时后收取上清病毒液,高速离心浓缩病毒后以PCR法检测病毒拷贝数,于293T细胞测定滴度;最终形成的AFP-Cre慢病毒颗粒即为AFP-Cre载体; 步骤2:构建LoxP-shRNA载体: 步骤2.1:以pSil02质粒为模板,以Gecp-5和Gecp-6为引物,采用常规PCR扩增获得片段A ;以pSil02质粒为模板,以Gecp-7和Gecp-8为引物,采用常规PCR扩增获得片段B ;以pSil04质粒为模板,以Gecp-9,Gecp-10, Gecp-1l和Gecp-12为引物,采用常规PCR扩增获得片段C ;以Gecp-5和Gecp-8为引物,以片段A、B、C为模板,行PCR获得片段D,即为U6-LoxP-CMV-eGFP-U6 结构片段; 步骤2.2:以XhoI和EcoRI限制性内切酶分别酶切片段D和pSil02质粒,T4连接酶连接,将片段D克隆入pSil02质粒形成LoxP-shRNA重组质粒; 步骤2.3:转化感受态细胞,扩增,测序鉴定阳性克隆,接种阳性克隆后扩增,进行质粒抽提;步骤2.4:表达载...

【专利技术属性】
技术研发人员:樊嘉史颖弘彭远飞丁振斌
申请(专利权)人:复旦大学附属中山医院
类型:发明
国别省市:

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