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乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染是引起慢性肝炎、肝硬化、肝癌的主要原因之一,全球有3.5亿HBV感染者,其中1/3以上在中国,目前仍缺乏十分有效的治疗方法。因此,对乙型肝炎病毒的研究是世界各国(尤其是中国)十分关注的课题,制备合适的HBV复制模型对于HBV的研究具有重要的意义。 嗜肝DNA病毒包括哺乳动物病毒属和禽病毒属,来自各不同动物的HBV毒株,具有严格的种属特异性,人HBV按照全基因组核苷酸序列的差异,可分为A-H8个基因型,不同的基因型,除了在地区分布的差异外,在致病性、临床感染的结局及抗病毒疗效方面也存在差异。因此,也有必要建立不同基因型HBV复制模型。 HBV感染在西方国家主要是D和A基因型,而在我国则以B、C基因型为主。尽管有学者构建了B、C基因型HBV克隆,但并非经过筛选得,对其分子生物学特性也缺乏深入研究,因此,目前我国学者在HBV研究时,几乎均采用了国外广泛传送的D基因型HBV质粒,所应用的的细胞模型也为国外构建的分泌D基因型HBV的HepG2.2.15细胞。由于传代多年,其HBsAg、 HBeAg及HBV DNA的表达均较低,难以达到检测水平。四环素(Tetracycline,Tet)诱导的基因表达系统是近年来新发展的真核细胞基因表达系统。孙殿兴等曾于2006年报道应用Tet系统构建了HBV可调控性复制的HepG2.117细胞系,这一细胞的HBV DNA分泌量较HepG2.2.15细胞高十余倍。本课题选择具有高水平HBV复制者,自血清中分离B/C基因型HBV基因组,经转染肝癌细胞系,筛选具有高效复制与高效表达的HBV,检测其分子生物学特性,建立了B/C基因型HBV标准中国株,并利用Tet系统建立了高效复制的HBV复制模型。实验由以下4部分组成: 第一部分、HBV B/C基因型与拉米夫定治疗应答的相关性分析 目的:分析HBV B/C基因型与拉米夫定治疗慢性乙型肝炎的应答的关系。 方法:应用CLEIA方法检测HBeAg和抗-HBe,应用RT-PCR方法检测HBV DNA,基因型检测采用限制性片段长度多态性分析(RFLP,Restriction Fragment Length Polymorphism),统计学软件应用ReviewManager5.1和Stata11。数据资料选取自2011年3月之前的PubMed,Webof Science,Science Direct,and CNKI数据库。 结果: 1.经搜库我们选择了332篇拉米夫定治疗慢性乙型肝炎的相关文献,其中16个RCTs,共包括3148个患者,其中10个RCTs(包括1860个患者)为拉米夫定治疗后HBV DNA阴转,其中9个RCTs(包括1288个患者)为拉米夫定治疗后HBeAg清除。 2.从10篇拉米夫定治疗慢性乙型肝炎的文献分析,B基因型与C基因型两组比较,RR值为1.07(0.98-1.17),HBV DNA阴转与B/C基因型无明显相关性。 3.从9篇拉米夫定治疗慢性乙型肝炎的文献分析,B基因型与C基因型两组相比较,RR值为1.27(0.94-1.71),HBeAg清除率与B/C基因型无明显相关性。 结论:HBV B/C基因型与拉米夫定治疗应答无相关性(治疗应答包括HBeAg清除和HBV DNA阴转)。 第二部分、HBV基因分型方法的建立 目的:建立HBV基因分型的简便方法;观察不同HBV基因型在中国华北地区的分布情况及其临床相关性;寻找具有高水平HBV复制的HBV感染者。 方法:选择在石家庄市两所医院中住院的HBV DNA>104 copies/mL慢性乙肝患者587例,常规方法提取HBV DNA,应用我们设计制备的多重PCR方法扩增HBV DNA,按照琼脂糖凝胶电泳DNA片段大小判断其基因型,根据临床资料分析不同基因型的病情差异,观察不同基因型HBV对抗病毒药物的应答水平。 结果:应用多重PCR方法进行HBV基因分型,587例HBVDNA>104copies/mL的血清标本中,B基因型89例(15.2%),C基因型498例(84.8%),未发现A、D型。在这些HBV感染者中,HBV DNA定量分析,C基因型明显高于B基因型。C基因型HBV感染者较B型者病情相对较重,两组具有显著差异(P<0.01),B、C基因型两组临床诊断所占比例分别是:慢性肝炎轻度52.81%和10.04%,中度24.72%和9.05%,重度10.11%和20.28%,肝硬化代偿期10.11%和27.31%,肝硬化失代偿期2.25%和27.11%,肝癌0.00%和6.22%。拉米夫定和普通干扰素对B基因型的疗效优于C基因型。 结论:中国华北地区流行的HBV基因型主要是B、C基因型,其中C基因型为中国华北地区绝对优势毒株;C基因型HBV DNA定量明显高于B基因型;具有C基因型的HBV感染者,其肝病的严重程度明显重于B基因型者,拉米夫定和普通干扰素对B基因型的疗效优于C基因型。通过本研究,获得了具有高水平HBV复制者的血清,为后续克隆高度复制的HBV基因组奠定了基础。 第三部分、B/C基因型HBV中国株克隆与生物学特性的分析 目的:鉴于目前多数研究以D基因型HBV为模型,缺乏可信的B/C基因型HBV复制与表达质粒,本研究从具有高水平HBV复制的HBV感染者血清中,分离筛选具有高水平复制与表达的HBV病毒株,构建其表达质粒并观察其一系列分子生物学特性,以建立B/C基因型HBV中国株模型。 方法: 1.HBV基因克隆:采用文献报道的方法(Gunther S,JVirol.1995;69:5437-5444)。设计引物,高保真PCR扩增全长HBV DNA,PCR片段3端加A后,应用T4连接酶连接到T载体上,以构建pUC-HBV3.2质粒。 2.1.05倍和1.3倍HBV复制型质粒的构建:以环状HBV基因组为模板,利用两个PCR片段,同时插入载体质粒,以保证HBV首尾重复区域。 3.感受态大肠杆菌TOP10的制备与转化:参考《分子克隆》方法。 4.细胞培养及质粒转染:细胞培养用含10%FBS、青霉素100 U/mL,链霉素100 mg/L高糖DMEM培养液于37℃、5%CO2孵箱中培养。质粒转染应用Roche公司生产的FuGENE(@)HD。 5.HBsAg和HBeAg:应用化学发光法定量检测。 6.HBV DNA的检测:Native Southern Blot或普通Southern Blot,应用α32p同位素标记的全长HBV DNA探针杂交。 7.B、C基因型HBV的感染性实验:在诱导HepaRG细胞分化后,感染已知滴度的HBV。最佳克隆pUC-HBV1.3质粒B2-2和C7-5,转染HepG2细胞,取细胞上清液,沉淀浓缩病毒,感染经诱导分化后的HepaRG细胞。ELISA法检测上清液中HBsAg,PCR定量检测HBV DNA。 8.Western blot:应用mc312po与mc158po混合抗体检测核心蛋白的表达,9H9与4/7B混合物检测囊膜蛋白。 结果: 1.HBV基因克隆:选择较高滴度B/C基因型HBV感染者血清各10份,碱裂解法提取HBV DNA,采用文献报道的方法把全长HBV DNA连接到T载体上,经蓝白筛选及质粒大小鉴定,共成功构建了111个pUC-HBV3.2质粒,其中B型49个、C型62个。 2.初步筛选具有复制与表达能力的HBV克隆:包含了HBV全基因组的pUC-HBV3.2质粒,用BspQⅠ酶切,琼脂糖凝胶电泳后切取3.2 kb条带,用凝胶DNA提取试剂盒提取DNA,各取2μg DNA,转染HepG2细胞,4天后收集上清液,定量检测HBsAg和HBeAg水平,收集细胞裂解液应用Native Southern Blot方法检测HBV DNA,发现这111个克隆表达水平不同,其中B2-2和C7-5最佳。 3.初筛获得的HBV克隆的复制与表达水平检测:选取HBsAg和HBeAg表达及HBV DNA复制最强的C基因型1株、B基因型2株,进一步应用PCR方法分别将其克隆至pTRE2Hyg及pUC18质粒上,以构建1.05及1.3倍可复制的HBV质粒。以D基因型为对照,转染G2TA2-7细胞后,Southern Blot检测HBV DNA,化学发光法检测HBsAg和HBeAg水平。发现仍然以B2-2和C7-5最佳,但复制水平稍弱于目前通用的D基因型HBV质粒。 4.HBV结构蛋白完整性的检测:经Western Blot方法检测囊膜蛋白和核心蛋白的表达,发现1.05倍HBV质粒转染HepG2后囊膜蛋白和核心蛋白的表达高于1.3倍HBV质粒。 5.HBV感染能力的检测:上述筛选获得的最佳克隆pTRE-HBV-C7-5和pTRE-HBV-B2-2质粒,转染HepG2细胞后,收集细胞培养上清液,PEG8000浓缩病毒,感染经诱导分化后的HepaRG细胞,第1、2、3、4、5、6、7天分别收取细胞上清液,定量检测上清液中HBsAg、HBeAg,发现在感染后第6天抗原分泌水平达到最高峰。证明了其感染过程。 6.新构建的B/C基因型HBV质粒对常用核苷类似物敏感性的研究:通过质粒瞬时转染,并应用不同浓度的拉米夫定处理,5天后收集细胞裂解液,Southern Blot证实了对拉米夫定的敏感性,随着拉米夫定剂量的增大,对HBV复制的抑制作用增强。 结论:本研究从高滴度HBV血清中扩增得到HBV基因组,检测其复制及表达水平,构建了高效复制、高效表达、具有感染性的B/C两种基因型HBV质粒,由于其对拉米夫定敏感,证明了其可作为HBV复制的模型。通过本研究,成功地构建了B/C两种基因型中国株HBV。 第四部分、B/C基因型HBV中国株稳定复制细胞系的构建 目的:填补缺乏B/C基因型HBV复制细胞系的空白,方便未来HBV实验研究,本研究构建高效表达与可调控性复制的B/C基因型HBV稳定复制细胞系,并检测其分子生物学特性。 方法: 1.细胞克隆的筛选:取pTRE-HBV(B2-2,B10-1,C7-5)质粒,转染Tet可调控性细胞系G2TA2-7细胞,以含400μg/mL G418和180μg/mL潮霉素的培养液筛选抗性细胞克隆。4W后,形成细胞克隆,各挑取细胞克隆24-36个,接种于24孔板继续扩大培养。调整细胞密度一致后,荧光定量PCR检测细胞培养上清液中HBV DNA,化学发光法检测HBsAg,各选择6个HBVDNA水平和HBV抗原表达水平最高者,在无抗生素筛选条件下,连续培养20代(大约4个月)。 2.细胞培养、HBsAg和HBeAg的定量检测、HBV DNA的检测方法同第二部分。 结果: 1.经抗生素筛选获得了B/C两种基因型HBV细胞克隆两种基因型HBV质粒转染G2TA2-7细胞后,经G418和潮霉素筛选,获得大量细胞克隆,各挑取细胞克隆24~36个,根据细胞培养上清液中的HBV DNA水平,共选择其中24个细胞克隆在无抗生素选择压力下连续传代4个月,再次检测细胞培养上清液中HBV DNA,发现发现部分细胞克隆分泌HBV的水平下降,但仍有8个细胞克隆保持高水平复制。 2.Southern Blot显示B/C两种基因型HBV细胞克隆保持复制能力B2-2和C7-5两组各4个细胞株,在无抗生素选择压力下连续传代4个月,经Southern blot检测发现均有较高复制水平。Southern Blot显示有松驰环状、双链和单链HBV DNA的形成,B2-2-21和C7-5-83表达最佳。 3.所构建的细胞系,呈现可调控性HBV复制B2-2-21和C7-5-83在无抗生素选择压力下连续传代4个月,经SouthernBlot检测发现,在细胞培养基中含有强力霉素时,HBV复制受到抑制,证明所构建的细胞系呈调控性复制,复制能力比Hepa2.2.15增强,HBsAg和HBeAg的表达均比Hepa2.2.15增强。 4.作为HBV复制的细胞模型,对拉米夫定敏感B/C基因型各选择一个最佳细胞系,加拉米夫定终浓度0,0.1,0.5,2.5,12.5 uM,5天后,取细胞裂解液提取HBV DNA,Southern Blot检测,发现随着拉米夫定浓度的不断加大,HBV复制受到抑制,但对HBsAg无影响。 结论:成功构建了B、C基因型HBV中国株可调控性复制细胞系,可作为细胞模型用于HBV复制研究以及筛选抗HBV药物等。