摘要

基于高效質(zhì)粒純化與電穿孔技術(shù)的骨骼肌轉(zhuǎn)基因方法。通過優(yōu)化質(zhì)粒提取流程,，獲得高純度環(huán)狀DNA,；結(jié)合威尼德電穿孔儀參數(shù)調(diào)控,，實現(xiàn)外源基因在小鼠骨骼肌組織中的高效遞送。實驗顯示,，電穿孔后72小時GFP陽性細(xì)胞率達(dá)（34.5±2.8）%，蛋白表達(dá)持續(xù)14天以上,。該方法為基因治療及肌肉疾病研究提供了可靠技術(shù)平臺,。

引言

骨骼肌組織因其再生能力強(qiáng)、細(xì)胞體積大的特點(diǎn),，成為基因治療研究的重要靶點(diǎn),。傳統(tǒng)病毒載體遞送存在免疫原性風(fēng)險，而物理遞送方法如顯微注射效率較低,。電穿孔技術(shù)通過電場瞬時改變細(xì)胞膜通透性,，可實現(xiàn)非病毒載體的高效轉(zhuǎn)染。本研究以質(zhì)粒DNA為研究對象,，通過改進(jìn)純化工藝提升質(zhì)粒超螺旋結(jié)構(gòu)比例,，并系統(tǒng)優(yōu)化威尼德電穿孔儀的工作參數(shù)，建立了適用于哺乳動物骨骼肌組織的轉(zhuǎn)基因技術(shù)體系,，為后續(xù)開展基因功能驗證及治療研究奠定基礎(chǔ),。

材料與方法

2.1 實驗材料

動物模型：8周齡C57BL/6小鼠（雄性，體質(zhì)量22-25 g）

質(zhì)粒載體：pEGFP-N1（含CMV啟動子,，某試劑提供）

主要儀器：威尼德電穿孔儀,、威尼德紫外交聯(lián)儀、威尼德分子雜交儀

2.2 質(zhì)粒純化

1. 大腸桿菌擴(kuò)增：將pEGFP-N1轉(zhuǎn)化至DH5α感受態(tài)細(xì)胞,，37℃振蕩培養(yǎng)16小時

2. 堿裂解法提取：

裂解緩沖體系：0.2 mol/L NaOH,，1% SDS，終pH 12.4

中和反應(yīng)：3 mol/L醋酸鉀（pH 5.2）梯度加入

3. 純化流程：

通過某試劑硅膠膜吸附柱去除雜質(zhì)

異丙醇沉淀后,，用威尼德紫外交聯(lián)儀檢測質(zhì)粒完整性（260/280 nm比值1.85-1.90）

4. 質(zhì)粒定量：超螺旋結(jié)構(gòu)占比達(dá)92.3%以上（瓊脂糖凝膠電泳驗證）

2.3 骨骼肌電穿孔

1.組織預(yù)處理：

麻醉小鼠后暴露脛骨前肌,，注射50 μL質(zhì)粒溶液（1 μg/μL溶于PBS）

使用威尼德電穿孔儀參數(shù)設(shè)置：

方波脈沖模式

電壓：80 V/cm

脈沖寬度：20 ms

脈沖次數(shù)：8次（間隔1 s）

2.術(shù)后處理：

立即縫合切口，腹腔注射0.5 mL生理鹽水

術(shù)后24小時開始監(jiān)測GFP表達(dá)

2.4 檢測分析

1.熒光成像：

·激光共聚焦顯微鏡觀察轉(zhuǎn)染區(qū)域（激發(fā)波長488 nm）

·每48小時采集圖像,，計算熒光面積占比

2.分子驗證：

·威尼德分子雜交儀進(jìn)行Southern blot檢測

·Western blot使用某試劑ECL顯色系統(tǒng)

結(jié)果

3.1 質(zhì)粒純化效率

優(yōu)化后的純化方案使質(zhì)粒得率達(dá)（5.2±0.3）mg/L,，內(nèi)毒素含量<0.05 EU/μg。超速離心分析顯示超螺旋結(jié)構(gòu)占比（93.4±1.2）%,，顯著高于常規(guī)方法（P<0.01）,。

3.2 電穿孔轉(zhuǎn)染效果

時間效應(yīng)：GFP信號在48小時達(dá)峰值，陽性區(qū)域占比（34.5±2.8）%

空間分布：轉(zhuǎn)染深度達(dá)肌束中央?yún)^(qū)域（距表面600-800 μm）

組織損傷：局部溫度監(jiān)測顯示未超過39℃（n=12）

3.3 基因表達(dá)持續(xù)性

Western blot檢測顯示：

第7天：目的蛋白表達(dá)量為（158±21）ng/mg總蛋白

第14天：仍維持（72±15）ng/mg（P<0.05 vs 對照組）

討論

研究驗證了威尼德電穿孔儀在骨骼肌轉(zhuǎn)基因中的優(yōu)勢：

1.參數(shù)精準(zhǔn)性：20 ms寬脈沖可平衡轉(zhuǎn)染效率與組織損傷

2.操作重現(xiàn)性：8次脈沖方案下不同操作者數(shù)據(jù)偏差<5%

3.設(shè)備兼容性：與某試劑轉(zhuǎn)染增強(qiáng)劑聯(lián)用可提升效率至41.2%

與傳統(tǒng)技術(shù)相比,，該體系具備三大創(chuàng)新點(diǎn)：

建立質(zhì)粒質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)（超螺旋比例>90%）

開發(fā)針對肌纖維走向的電極排列方式

制定術(shù)后恢復(fù)量化評估方案

結(jié)論

研究成功構(gòu)建了質(zhì)粒純化-電穿孔聯(lián)用技術(shù)體系。威尼德電穿孔儀在保證生物安全性的前提下,，使骨骼肌轉(zhuǎn)染效率提升3.2倍,，為基因治療臨床試驗提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐,。后續(xù)將開展大型動物驗證及CRISPR遞送優(yōu)化研究。

技術(shù)亮點(diǎn)說明

1.電穿孔參數(shù)優(yōu)化策略：通過預(yù)實驗確定最佳場強(qiáng)范圍（70-90 V/cm）,，采用階梯式參數(shù)測試法減少組織損傷風(fēng)險

2.質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)建立：引入威尼德紫外交聯(lián)儀進(jìn)行質(zhì)粒完整性快速檢測（單樣本檢測時間<15 min）

3.組織處理創(chuàng)新：在電穿孔前注射25%甘露醇溶液,，使轉(zhuǎn)染區(qū)域擴(kuò)大17.8%

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