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目的:骨唾液酸蛋白(bone sialoprotein,BSP)是存在于细胞外基质中的一种主要由成骨细胞、破骨细胞及肥大软骨细胞合成的高度磷酸化和糖基化的分泌性非胶原蛋白,BSP作为一种新的成骨细胞诱导剂,在成骨细胞增殖和分化过程中起到非常重要的作用。本文旨在通过低剂量辐射与RNA干扰技术以改变MC3T3-E1小鼠成骨样细胞BSP的表达水平,以判定BSP表达变化对细胞包括对相关基因表达的影响,从而对BSP基因在成骨增殖和分化过程中的相关功能进行初步研究。
方法:1.对MC3T3-E1细胞进行0Gy、0.1Gy、0.5Gy,1.0Gy低剂量辐射:24h后进行MTT测吸光值,观察细胞在5天内的增殖情况差异;24h后,流式细胞仪检测细胞周期及凋亡差异;24h后换液培养至14d,RT-PCR检测4d、7d、10d、14d时cbfal、BSP和OCN的表达差异。
2.设计四条可能的小干扰RNA(siRNA),分别将这四段siRNA插入到RNA干扰载体pGPU6/GFP/Neo中构建成四条干扰载体pGPU6/GFP/Neo-siBSP-1,2,3,4。采用阳离子脂质体包裹质粒转染的方法,设计梯度转染体系,以最高转染效率和最低死亡率为原则,优化表达载体转染MC3T3-E1细胞的条件。
3.按最优转染体系通过脂质体介导四条载体转染到MC3T3-E1细胞,转染后48小时抽提RNA,RT-PCR鉴定BSP基因在转录水平的改变;筛选出其中一条对BSP抑制作用最佳的载体。利用已构建并筛选出的载体pGPU6/GFP/Neo-siBSP转染MC3T3-E1细胞,转染后48小时抽提总RNA,RT-PCR鉴定BSP基因在转录水平的改变,同时利用RT-PCR鉴定cbfal、BSP和OCN mRNA的改变。
结果:1.与空白对照组比较,第2d后,0.1Gy、0.5Gy的辐射对MC3T3-E1细胞增殖能力没有明显影响(P>0.05),而1.0Gy辐射对MC3T3细胞增殖能力有显著的促进作用(P<0.05);与空白对照组比较,1.0Gy可以明显促进细胞进入G2/M期,促进细胞增殖,同时可以明显抑制细胞凋亡;与空白对照组比较,0.1Gy,0.5Gy及1.0Gy的辐射均能上调cbfal、BSP和OCN mRNA的表达趋势,且随辐射剂量的增加而增强,其中1.0Gy组的表达显著高于空白对照组(P<0.05)。
2.成功构建四条BSP干扰表达载体。分别对4种转染体系转染效率进行比较,综合最高转染效率与最低细胞死亡率的优化原则,最终选择0.8ug质粒/2ul脂质体的转染比例。
3.成功筛选出一条对BSP基因抑制效率较高的siRNA表达载体pGPU6/GFP/Neo-siBSP-l。RT-PCR结果显示:转染了有效干扰载体pGPU6/GFP/Neo-siBSP-l的细胞,BSP基因表达下调,cbfal和OCN mRNA表达量明显下调。
结论:1.低剂量辐射剂量1.0Gy可明显上调BSP表达,同时促进MC3T3-E1细胞增殖,抑制细胞凋亡,上调cbfal和OCN mRNA的表达,为研究BSP与其它相关基因之间的关系提供了可能,同时上调BSP表达有利于骨损伤疾病的研究。
2.成功构建四条BSP干扰表达载体。在最优转染条件下,采用瞬时转染方法,成功筛选出一条有效的BSP基因的siRNA载体,继而可以转染MC3T3-E1细胞,并抑制cbfal和OCN等成骨相关基因的表达,为研究BSP在成骨细胞增殖和分化过程中的作用提供了技术支持,为进一步研究siRNA干扰BSP表达在临床上的应用治疗BSP相关疾病提供了实验基础和理论支持。