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目的:本研究利用阳离子多聚物-多聚乙烯亚胺(PEI)纳米凝胶(中科院上海原子核研究所通过水溶液光化学法合成并对其进行表征)将增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescence protein,EGFP)基因质粒转染进骨髓基质干细胞(BMSCs)和造血干细胞(HSCs)以及同步化的肿瘤细胞中并检测绿色荧光蛋白的表达率,从而探讨PEI作为载体在BMSCs及HSCs基因转染中的应用并研究PEI介导肿瘤细胞基因转染中细胞周期对转染效率的影响。
方法:常规传代培养BMSCs及HSCs,通过辐射及药物阻滞使Hela及A549细胞同步化,在5个PEI/DNA梯度比(2/2、4/2、6/2、8/2、10/2 ug/ug)下利用PEI介导EGFP报告基因转染进入上述同步化细胞和干细胞,流式细胞仪和荧光显微镜下测定绿色荧光蛋白表达率,通过梯度试验确定在干细胞中相对最佳的转染条件并分析细胞周期时相与表达率之间的关系。
结果:在不同增殖状态及PEI/DNA比值梯度下,PEI介导BMSCs及HSCs的转染效率不同,生长组BMSCs在PEI/DNA=6/2组转染率最高,为12-15%,融合组仅在P/D=4/2组见表达,约为3%,两组比较差异显著(P<0.05);HSCs的总体转染率较低,PEI/DNA=4/2组稍高,约为5%左右;MT实验结果表明PEI对细胞无明显毒性。一定剂量一时间的y射线和顺铂可以使Hela细胞同步化于S期,一定剂量一时间的艾素可以使A549细胞同步化于G2/M期,而血清饥饿法培养则可以使细胞阻滞于GO/G1期,在不同细胞周期时相下EGFP的转染效率不同,两种同步化细胞均表现出S期及G2/M期的转染率显著高于对照组(P<0.05)和G0/G1期(p=0.000)。
结论:阳离子多聚物PEI可以介导干细胞进行基因转染且较安全,但转染效率偏低。为了提高转染效率,尚需进一步的研究。PEI法导入基因的表达效率受细胞周期制约。PEI介导的基因转染受到宿主细胞摄取、转运入核及转录能力的影响,而该进程都是细胞周期依赖性的。