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通过敲除TAP1及TAPBP基因产生低免疫原性的人类胚胎干细胞

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摘要

缩略词表

1.引言

1.1 人类胚胎干细胞的前景和问题

1.1.1 人类胚胎干细胞的应用前景

1.1.2 人类胚胎干细胞用于临床应用面临的问题

1.2 移植免疫排斥

1.2.1 MHC Ⅰ在移植免疫排斥中的作用

1.2.2 TAP1及TAPBP在MHC Ⅰ抗原递呈过程中的作用

1.3 诱导性多能干细胞(iPSCs)

1.4 基因打靶方法

1.4.1 同源重组方法

1.4.2 锌指核酸酶技术(ZFN)

1.4.3 转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)技术

1.4.4 CRISPR-Cas9技术

2 材料和方法

2.1 实验材料

2.1.1 细胞

2.1.2 菌株

2.1.3 质粒

2.1.4 试剂和试剂盒

2.1.5 抗体

2.1.6 主要实验仪器、设备

2.2 实验方法

2.2.1 分子克隆菌种生长相关培养基制备

2.2.2 感受态细菌的制备

2.2.3 质粒DNA及连接产物的转化

2.2.4 质粒DNA小量抽提

2.2.5 质粒DNA中量抽提

2.2.6 基因组抽提

2.2.7 F140 Kit裂解细胞,PCR

2.2.8 PCR产物纯化回收

2.2.9 细胞培养相关试剂的配制

2.2.10 人类胚胎干细胞系的培养

2.2.11 无饲养层的人类胚胎干细胞系的培养

2.2.12 TALENs设计及构建

2.2.13 在293T细胞上初步验证筛选活性TALENs质粒

2.2.14 活性TALENs质粒转染人类胚胎干细胞

2.2.15 人类胚胎细胞打靶效率的鉴定

2.2.16 流式细胞仪分析MHc Ⅰ在细胞表面的表达水平(FACS)

2.2.17 细胞免疫染色

2.2.18 RNA抽提

2.2.19 反转录RNA

2.2.20 实时定量PCR(real-time PCR)

2.2.21 畸胎瘤形成检测

2.2.22 免疫排斥反应分析

2.2.23 数据统计

3.实验结果

3.1 TAP1及TAPBP敲除人类胚胎干细胞系的建立

3.1.1 构建TAP1及TAPBP基因打靶的TALENs

3.1.2 TALENs质粒组合活性的鉴定

3.1.3 在人类胚胎干细胞中敲除TAP1及TAPBP基因

3.2 MHC Ⅰ分子在TAP1及TAPBP基因敲除细胞系中的表达情况

3.3 TAP1及TAPBP敲除人类胚胎干细胞系具有的多能性

3.3.1 TAP1及TAPBP敲除人类胚胎干细胞系的干性特异性标记的表达验证

3.3.2 TAP1及TAPBP基因敲除的人类胚胎干细胞分化能力及多能性的验证

3.3.3 TAP1及TAPBP基因敲除细胞系的核型检测

3.4 TAP1及TAPBP基因敲除人类胚胎干细胞系的免疫原性降低

4.讨论

5.小结

参考文献

作者简历

科研成果

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摘要

人类胚胎干细胞在1998年首次从早期胚胎的内细胞团分离出来,可以在体外进行无限的自我更新并保持分化成三胚层所有细胞形式的多能性,由于这种特性胚胎干细胞被认为是一种对于细胞治疗很有前景的资源。然而它的应用缺面临着一系列移植免疫排斥的问题。而表达在细胞表面的一类主要组织相容性复合体(MHCⅠ)是引起抑制免疫排斥的主要原因。抗原加工相关转运子1(Transporter associated with antigenpresentation1,TAP1)和TAP相关糖蛋白(TAP-associated glycoprotein,TAPBP)在调控MHCⅠ的表达过程中起重要作用。本文通过转录激活子样效应因子核酸酶(TALEN)技术分别产生TAP1和TAPBP缺失的人类胚胎干细胞。这些细胞具有正常的多能性,核型及分化能力,但是和野生型比较,MHCⅠ在这些细胞表面的表达及免疫原性都明显降低。本研究为将来的移植治疗提供了一种通用的具有多能性的低免疫原性供体细胞奠定基础。
  实验结果:
  1.产生TAP1基因敲除的人类胚胎干细胞系,并验证其免疫原性降低,同时具有同野生型一样的多能性及分化能力。将特异性识别TAP1的转录激活子样效应因子核酸酶转入人类胚胎干细胞中,药杀筛选后,得到3个单敲细胞系,5个双敲细胞系,在细胞水平的打靶效率为27.1%,以双等位基因敲除的细胞系TAP1-16,单等位基因敲除细胞系TAP1-13,通过免疫染色、RT-PCR、畸胎瘤等方法验证其多能性完整,并利用检测MHCⅠ在其细胞表面的表达比野生型有大幅度降低,IFN-γ诱导后上调幅度很小,通过小鼠体内的炎症反应发现TAP1-13及TAP1-16细胞系引起的T淋巴细胞和自然杀伤性淋巴细胞总数相较于野生型有显著性降低。
  2.产生TAPBP基因敲除的人类胚胎干细胞系,并验证其免疫原性降低,同时具有同野生型一样的多能性及分化能力。将特异性识别TAPBP的转录激活子样效应因子核酸酶转入人类胚胎干细胞中,药杀筛选后,得到12个单敲细胞系,5个双敲细胞系,在细胞水平的打靶效率分别为33.3%,以两个双等位基因敲除的细胞系TAPBP-11,单等位基因敲除细胞系TAPBP-13,通过免疫染色、RT-PCR、畸胎瘤等方法验证其多能性完整,并利用检测MHCⅠ在其细胞表面的表达比野生型有大幅度降低,IFN-γ诱导后虽有上调,但依然很大程度上低于野生型细胞的表达量,通过小鼠体内的炎症反应发现TAPBP-11细胞系引起的T淋巴细胞和自然杀伤性淋巴细胞总数相较于野生型有显著性降低。

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