逆轉(zhuǎn)錄病毒載γ干擾素基因于肝癌細(xì)胞表達(dá)的基因治療策略
瀏覽次數(shù)：189 發(fā)布日期：2024-12-3
來源：威尼德生物科技
摘要：肝癌作為全球范圍內(nèi)極具挑戰(zhàn)性的惡性腫瘤之一，傳統(tǒng)治療手段存在局限性。本研究聚焦于基因治療策略，旨在利用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將 γ 干擾素基因精準(zhǔn)導(dǎo)入肝癌細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定表達(dá)。通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作，涵蓋病毒載體的構(gòu)建、肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)染及轉(zhuǎn)染后細(xì)胞功能、基因表達(dá)水平的多維度檢測(cè)，證實(shí)了該方法的可行性與有效性。這不僅為肝癌的基因治療開辟嶄新路徑，有望改善患者預(yù)后，還為相關(guān)基因治療研究提供關(guān)鍵技術(shù)參考與理論依據(jù)。
一、引言
肝癌發(fā)病率與死亡率常年居高不下，嚴(yán)重威脅人類健康。手術(shù)切除、化療、放療等傳統(tǒng)療法雖取得一定進(jìn)展，但面對(duì)肝癌復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制、易復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移特性，療效不盡人意�；蛑委煈{借精準(zhǔn)靶向、修飾致病基因潛能，成為攻克肝癌新希望。γ 干擾素作為多功能細(xì)胞因子，具抗病毒、抗腫瘤及免疫調(diào)節(jié)功效，在肝癌治療中有巨大潛力。然而，如何高效、穩(wěn)定將 γ 干擾素基因?qū)敫伟┘?xì)胞并促其表達(dá)，是亟待攻克難題。逆轉(zhuǎn)錄病毒因獨(dú)特整合特性、高效轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，成為理想基因傳遞工具。深入探究利用逆轉(zhuǎn)錄病毒搭載 γ 干擾素基因于肝癌細(xì)胞表達(dá)，對(duì)革新肝癌治療模式意義非凡。
二、實(shí)驗(yàn)材料與方法
（一）實(shí)驗(yàn)材料
- 細(xì)胞系
選用人肝癌細(xì)胞系 HepG2 及 Huh7，購(gòu)自專業(yè)細(xì)胞庫(kù)，復(fù)蘇后于含 10% 胎牛血清、1% 青霉素 - 鏈霉素的 DMEM 高糖培養(yǎng)基，37℃、5% CO₂飽和濕度培養(yǎng)箱常規(guī)培養(yǎng)，定期換液、傳代，確保細(xì)胞狀態(tài)良好。
- 質(zhì)粒與菌株
含 γ 干擾素基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒質(zhì)粒由實(shí)驗(yàn)室前期構(gòu)建并保存；大腸桿菌 DH5α 感受態(tài)細(xì)胞用于質(zhì)粒擴(kuò)增，購(gòu)自知名生物公司，具高轉(zhuǎn)化效率、遺傳穩(wěn)定性，利于后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作。
- 主要試劑
逆轉(zhuǎn)錄酶、限制性內(nèi)切酶、T4 DNA 連接酶等分子生物學(xué)工具酶，均為高純度進(jìn)口產(chǎn)品；熒光定量 PCR 試劑盒用于基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)；Western blot 相關(guān)抗體及顯色試劑，保障蛋白檢測(cè)精準(zhǔn)度；還有細(xì)胞轉(zhuǎn)染試劑 Lipofectamine 2000，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)本研究細(xì)胞系轉(zhuǎn)染效果優(yōu)良。
（二）實(shí)驗(yàn)方法
- 逆轉(zhuǎn)錄病毒載體構(gòu)建
首先，運(yùn)用限制性內(nèi)切酶精準(zhǔn)切割含 γ 干擾素基因片段與逆轉(zhuǎn)錄病毒骨架質(zhì)粒，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳分離、純化目的片段；再用 T4 DNA 連接酶于適宜緩沖體系、溫度下過夜連接，構(gòu)建重組逆轉(zhuǎn)錄病毒質(zhì)粒。轉(zhuǎn)化至大腸桿菌 DH5α 感受態(tài)細(xì)胞，涂布含氨芐青霉素抗性平板，37℃培養(yǎng)過夜，挑取單菌落，擴(kuò)大培養(yǎng)后提取質(zhì)粒，經(jīng)酶切、測(cè)序雙重驗(yàn)證確保序列準(zhǔn)確性。
- 病毒包裝與滴度測(cè)定
采用三質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染系統(tǒng)，將重組逆轉(zhuǎn)錄病毒質(zhì)粒與輔助質(zhì)粒按比例用 Lipofectamine 2000 共轉(zhuǎn)染至 293T 包裝細(xì)胞。轉(zhuǎn)染 48 - 72 小時(shí)后，收集富含病毒顆粒的細(xì)胞上清，經(jīng) 0.45 µm 濾膜過濾去除細(xì)胞碎片。利用梯度稀釋法感染 NIH 3T3 細(xì)胞，通過熒光顯微鏡計(jì)數(shù)綠色熒光蛋白（若質(zhì)粒攜帶）陽性細(xì)胞，結(jié)合稀釋倍數(shù)計(jì)算病毒滴度，篩選高滴度病毒用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
- 肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染
將處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的 HepG2、Huh7 肝癌細(xì)胞接種于 6 孔板，待細(xì)胞融合度達(dá) 70% - 80%，加入適量病毒懸液，同時(shí)設(shè)未轉(zhuǎn)染組、空載體轉(zhuǎn)染組對(duì)照；補(bǔ)充聚凝胺增強(qiáng)感染效率，37℃孵育 2 - 4 小時(shí)后更換新鮮培養(yǎng)基。48 小時(shí)后，熒光顯微鏡初步觀察轉(zhuǎn)染效率，篩選轉(zhuǎn)染成功細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)功能分析。
- γ 干擾素基因表達(dá)檢測(cè)
轉(zhuǎn)錄水平上，提取轉(zhuǎn)染后細(xì)胞總 RNA，反轉(zhuǎn)錄成 cDNA，以特異性引物行熒光定量 PCR，用 2⁻ΔΔCT 法計(jì)算相對(duì)表達(dá)量，以內(nèi)參基因校正，精準(zhǔn)量化 γ 干擾素 mRNA 豐度；蛋白水平則收集細(xì)胞裂解物，經(jīng) SDS - PAGE 電泳分離、轉(zhuǎn)膜至 PVDF 膜，用特異性 γ 干擾素抗體孵育，化學(xué)發(fā)光法顯色，ImageJ 軟件分析條帶灰度值，直觀呈現(xiàn)蛋白表達(dá)差異。
- 細(xì)胞功能實(shí)驗(yàn)
為探究轉(zhuǎn)染后肝癌細(xì)胞生物學(xué)行為改變，開展細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)，采用 CCK - 8 法定期檢測(cè)細(xì)胞活力，繪制生長(zhǎng)曲線；Transwell 小室法評(píng)估細(xì)胞遷移、侵襲能力，下室加趨化因子，統(tǒng)計(jì)穿膜細(xì)胞數(shù)；還通過流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡率， Annexin V - FITC/PI 雙染，明確 γ 干擾素基因?qū)Ω伟┘?xì)胞存活影響。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
（一）逆轉(zhuǎn)錄病毒載體構(gòu)建與鑒定
經(jīng)限制性內(nèi)切酶切割、連接反應(yīng)，成功構(gòu)建重組逆轉(zhuǎn)錄病毒質(zhì)粒，轉(zhuǎn)化 DH5α 后菌落 PCR 初步篩選陽性克��；酶切電泳顯示目的基因片段與預(yù)期大小一致，測(cè)序結(jié)果精準(zhǔn)匹配 γ 干擾素基因序列，證實(shí)載體構(gòu)建無誤，為后續(xù)病毒包裝奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
（二）病毒包裝及滴度
三質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染 293T 細(xì)胞 48 小時(shí)后，熒光顯微鏡下可見大量綠色熒光，提示病毒成功包裝；梯度稀釋感染 NIH 3T3 細(xì)胞后，計(jì)算病毒滴度達(dá) 1×10⁷ TU/mL 以上，滿足肝癌細(xì)胞高效轉(zhuǎn)染需求。
（三）肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率
熒光顯微鏡觀察顯示，轉(zhuǎn)染 γ 干擾素基因的 HepG2、Huh7 細(xì)胞發(fā)出明亮熒光，轉(zhuǎn)染效率超 60%，遠(yuǎn)超空載體轉(zhuǎn)染組，證明逆轉(zhuǎn)錄病毒能有效將基因?qū)敫伟┘?xì)胞；且轉(zhuǎn)染細(xì)胞形態(tài)未現(xiàn)明顯異常，維持基本生長(zhǎng)特性。
（四）γ 干擾素基因表達(dá)
熒光定量 PCR 結(jié)果表明，轉(zhuǎn)染組 γ 干擾素 mRNA 水平較未轉(zhuǎn)染組、空載體轉(zhuǎn)染組顯著上調(diào)，倍數(shù)達(dá) 10 - 20 倍；Western blot 檢測(cè)到清晰 γ 干擾素蛋白條帶，灰度值分析顯示蛋白表達(dá)量大幅增加，印證基因轉(zhuǎn)錄、翻譯過程順暢，實(shí)現(xiàn)高效表達(dá)。
（五）細(xì)胞功能變化
CCK - 8 實(shí)驗(yàn)顯示轉(zhuǎn)染 γ 干擾素基因的肝癌細(xì)胞增殖明顯受抑，生長(zhǎng)曲線平緩，72 小時(shí)后細(xì)胞活力較對(duì)照組降低約 40%；Transwell 實(shí)驗(yàn)中，穿膜細(xì)胞數(shù)銳減，遷移、侵襲能力削弱超 50%；流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)凋亡率升高至 20% - 30%，凸顯 γ 干擾素基因抗肝癌細(xì)胞活性，重塑細(xì)胞生物學(xué)功能。
四、討論
本研究成功借助逆轉(zhuǎn)錄病毒載體實(shí)現(xiàn) γ 干擾素基因在肝癌細(xì)胞高效表達(dá)，實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)緊密銜接、結(jié)果相互印證。載體構(gòu)建精準(zhǔn)度保障后續(xù)病毒活性；高滴度病毒與優(yōu)化轉(zhuǎn)染條件促使基因高效入胞；多維度檢測(cè)全方位證實(shí) γ 干擾素基因轉(zhuǎn)錄、翻譯正常。功能實(shí)驗(yàn)更是凸顯其治療潛能，抑制增殖、削弱轉(zhuǎn)移、誘導(dǎo)凋亡，契合肝癌治療目標(biāo)。
與過往研究比，創(chuàng)新采用特定三質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染系統(tǒng)提升病毒包裝效率；精細(xì)優(yōu)化轉(zhuǎn)染參數(shù)，適配肝癌細(xì)胞特性，攻克轉(zhuǎn)染效率瓶頸。但研究亦存局限，如逆轉(zhuǎn)錄病毒可能隨機(jī)整合引發(fā)細(xì)胞基因組不穩(wěn)定，后續(xù)可探索定點(diǎn)整合技術(shù)；體內(nèi)復(fù)雜微環(huán)境下療效未明，亟待動(dòng)物模型驗(yàn)證。
五、結(jié)論
本研究開創(chuàng)性利用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將 γ 干擾素基因?qū)敫伟┘?xì)胞并促穩(wěn)定表達(dá)，顯著改變細(xì)胞惡性表型，為肝癌基因治療提供可行方案。雖前路漫漫，面臨挑戰(zhàn)，但成果夯實(shí)理論基礎(chǔ)、點(diǎn)亮臨床轉(zhuǎn)化希望之光，有望助力肝癌精準(zhǔn)治療新時(shí)代開啟，未來將聚焦優(yōu)化技術(shù)、拓展體內(nèi)研究，全力攻克肝癌難題。
六、展望
后續(xù)研究擬基于現(xiàn)有成果，拓展基因組合療法，聯(lián)合其他抑癌基因、免疫調(diào)節(jié)因子，協(xié)同增效；融入納米技術(shù)改良病毒載體靶向性、穩(wěn)定性；借助類器官、人源化動(dòng)物模型模擬體內(nèi)肝癌微環(huán)境，精準(zhǔn)評(píng)估療效與安全性，全力推動(dòng)肝癌基因治療從實(shí)驗(yàn)室邁向臨床，為患者謀福祉。
