靶向S1PR3基因shRNA慢病毒表達載體構建及功能鑒定

王航，黃浩，蔡克銀，丁世芳

(1.廣州軍區武漢總醫院心血管內科，湖北 武漢 430070；，2.廣州軍區武漢總醫院干部病房二科，湖北 武漢 430070；3.深圳市合一康生物科技股份有限公司臨床醫學中心，廣東 深圳 513000)

·論 著·

靶向S1PR3基因shRNA慢病毒表達載體構建及功能鑒定

王航1，2，黃浩3，蔡克銀2，丁世芳1

(1.廣州軍區武漢總醫院心血管內科，湖北 武漢 430070；，2.廣州軍區武漢總醫院干部病房二科，湖北 武漢 430070；3.深圳市合一康生物科技股份有限公司臨床醫學中心，廣東 深圳 513000)

目的 構建靶向小鼠S1PR3基因的shRNA慢病毒表達載體，并驗證其對內皮祖細胞遷移能力的影響。方法依照shRNA設計原則，合成對應的shRNA序列，將其克隆到PHBLV載體中，使用三載體系統進行病毒包裝，收集制備成功的病毒，并用熒光顯微鏡法測定病毒滴度，使用病毒感染EPC后，測定各組細胞中S1PR3蛋白表達情況，選擇合適的病毒感染EPC后，測定其對EPC遷移能力的影響。結果成功將shRNA序列克隆到慢病毒表達載體PHBLV-U6-RFP，表達質粒與輔助質粒共轉染293細胞后48 h就可以看到細胞中成功表達紅色熒光。收集培養成功病毒感染小鼠EPC，可以不同程度干擾細胞中S1PR3蛋白表達，S1PR3蛋白表達受到抑制后，EPC的遷移能力明顯減弱。結論我們成功構建了可以有效干擾S1PR3表達的慢病毒載體，并初步觀察了其對EPC細胞的遷移能力的影響，為后續進一步調控S1PR3相關的細胞功能的研究奠定了基礎。

慢病毒；1-磷酸鞘氨醇受體3；內皮祖細胞；細胞遷移

成年人體內血管結構相對穩定，生理情況下，僅在傷口愈合、組織再生或女性月經期出現新生血管形成，而病理情況下，比如腫瘤、心血管損傷后修復時會經歷較長期的血管新生過程[1]，1-磷酸鞘氨醇(Sphingosine-1-phosphate，S1P)及其受體信號通路在其中有重要作用。我們的前期研究中發現：S1P可以通過其3型受體(S1PR3)增強內皮組細胞(Endothelial precursor cells，EPCs)的遷移、血管生成能力[2]，并成功構建了高表達S1PR3的慢病毒載體[3]，為進一步研究S1PR3信號通路的作用模式，我們設計并制備了靶向S1PR3基因的特異性小發夾RNA(Short hairpin RNA，shRNA)，構建了慢病毒表達載體，用于后續研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑 載體PHBLV-U6-RFP、轉染用LipofiterTM購自上海漢恒生物，胎牛血清、胰蛋白酶、DMEM、磷酸鹽緩沖液(PBS)、大腸桿菌菌株DH5α購自美國Invitrogen公司，限制性內切酶、T4連接酶、DNAladder購自加拿大Fermentas公司，質粒DNA小，大量抽提試劑盒為北京康為世紀公司產品，凝膠回收試劑盒為美國Axygen公司產品，瓊脂糖、瓊脂粉為上海生工生物公司產品，包裝細胞293T細胞株購自美國ATCC。

1.2 靶向S1PR3的干擾序列和引物設計 根據GenBank公布的基因序列，設計3條siRNA靶點序列及3對shRNA序列引物，所設計的siRNA序列針對靶基因的ORF區域，GC含量為30%～50%，并在目的片段上下游添加酶切位點BamHⅠ和EcoRⅠ。引物由上海銳賽生物科技公司合成，見表1。

表1 靶向S1PR3的siRNA序列和shRNA引物序列

1.3 慢病毒的構建 依照shRNA設計原則，合成對應的shRNA序列。PCR退火獲得目的片段shRNA，具體條件：95℃，10 min；75℃，10 min；55℃，10 min；35℃，10 min；15℃，10 min；處理好的目的片段shRNA通過T4連接酶將其與BamHⅠ和EcoRⅠ雙酶切后的載體pHBLV-U6-RFP連接，4℃過夜。連接產物轉化感受態細胞DH5α，提取轉化子，使用pHBLV載體通用引物，PCR鑒定。陽性產物經過上海桑尼生物技術有限公司測序確認。

1.4 慢病毒的包裝 慢病毒包裝使用三載體系統，制備慢病毒穿梭質粒及輔助包裝原件載體質粒pSPAX2、pMD2G，三種質粒載體分別進行高純度無內毒素抽提，共轉染293T細胞，轉染后6 h更換為完全培養基，培養48 h和72 h后收集培養細胞上清液，0.45μm濾器(Millpore公司)過濾，通過超離心濃縮病毒，濃縮后得到高滴度的慢病毒濃縮液。

1.5 慢病毒的滴度測定 熒光顯微鏡觀察法：將生長狀態良好的293T細胞消化計數后稀釋為1×104/mL，接種于96孔板中，100μL每孔，為每個病毒準備6個孔，放入37℃、5%CO2的培養箱內培養。第二天，收集制備好的病毒濃縮液，10倍倍比稀釋(10～3.3×10-2)，將稀釋好的病毒加入對應的96孔中。轉染后72 h，可見細胞中有紅色熒光，第五天，在顯微鏡下觀察結果，RFP熒光細胞在10%～30%的孔計算病毒滴度。滴度(PFU/mL)=細胞數×百分比×MOI(1)×病毒稀釋倍數×103。

1.6 慢病毒對EPC細胞表達S1PR3蛋白表達水平的影響 按照我們既往方法制備小鼠脾源性EPC[4]，無菌條件下，取出小鼠脾臟，充分剪碎后，200目篩網過濾，密度梯度離心法分離，獲取小鼠單核細胞，稀釋為按4×106/mL后接種于經過纖連蛋白包被后的細胞培養板，加入DMEM/F-12培養液(添加20%優質胎牛血清、VEGF 10 ng/mL、青霉素100 U/mL、鏈霉素100 U/mL)，置于細胞培養箱中誘導培養；48 h后PBS洗滌除去未貼壁細胞，繼續培養，每3 d換液、傳代。選擇細胞融合度達50%的細胞，分別加入1μL目的或對照病毒液，同時加入終濃度為8μg/mL的Polybrene促進感染。收集培養的實驗組、對照組，空白組細胞，PBS沖洗后收集、重懸，冰浴15 min，加入25μLNP-40，振蕩10 s；離心15 min(14 000×g)，收集離心后上清，用BAC蛋白質檢測試劑盒定量，-70℃冰箱保存備用。用12%SDS-PAGE電泳(90 V，50 min；110 V，2 h)，半干式電轉移(1 mA/cm2，1 h)，一抗濃度：抗小鼠S1PR3多抗(1:200)，抗β-actin單抗(1:1 000)，4℃過夜；二抗(1:4 000)，37℃，2 h；ECL顯色，X片曝光，洗片。

1.7 轉染后EPC細胞遷移能力的影響 shRNA對EPCs遷移能力的影響：選擇干擾效果較佳，對細胞損傷較小的shRNA-2作為實驗組，陰性對照病毒感染正常EPCs為對照組，轉染后的EPCs繼續培養兩周，并加入終濃度分別為10 ng/mL的S1P，共同培養48 h后將EPCs分別重懸，按2×105/孔懸浮于200 μL無血清培養液，加入Transwell小室(8.0 μm)，繼續培養16 h，棄去小室里的培養液，用PBS輕輕漂洗兩次，無水乙醇固定10 s，PBS漂洗兩次并用棉簽輕柔地擦掉濾膜表面未遷移的細胞，PBS漂洗1次，1%結晶紫染色3 min，PBS漂洗3次，隨機選擇6個顯微鏡視野(×200)計數遷移細胞。

2 結果

2.1 重組成功的PHBLV-RFP-S1PR3測序結果 將PCR陽性克隆進行DNA測序，結果與設計DNA序列相符，表明重組質粒構建成功(見圖1～圖3)。

2.2 靶向S1PR3的shRNA慢病毒滴度測定 倍比稀釋后依照顯微鏡觀察結果測定慢病毒滴度。結果：對照病毒滴度為2×108PFU/mL(見圖4)，S1PR3 shRNA1滴度為1×108PFU/mL(見圖5)，S1PR3 shRNA2滴度為1×108PFU/mL(見圖6)，S1PR3 shRNA3滴度為2×108PFU/mL(見圖7)。

2.3 shRNA慢病毒感染EPC后，各組細胞S1PR3蛋白表達情況 使用shRNA慢病毒感染EPC后，shRNA1、2、3均可以不同程度的抑制EPC中S1PR3蛋白表達(見圖8)，但是shRNA1、3對細胞損傷較大，選擇shRNA-2進行后續實驗。

2.4 慢病毒感染后EPC的遷移能力改變 使用干擾效果較佳，對細胞損傷較小的shRNA-2作為實驗組感染EPC后，實驗組EPC對S1P誘導后遷移能力明顯下降(見圖9)。

圖1 重組質粒PHBLV-RFP-S1PR3-1測序結果

圖2 重組質粒PHBLV-RFP-S1PR3-2測序結果

圖3 重組質粒PHBLV-RFP-S1PR3-3測序結果

圖4 對照組病毒滴度測定：選取0.033 μL病毒孔(×200)

圖5 重組S1PR3 shRNA1滴度測定(×200)

圖6 重組S1PR3 shRNA2滴度測定(×200)

圖7 重組S1PR3 shRNA3滴度測定(×200)

圖8 重組病毒感染EPC后S1PR3蛋白表達情況

圖9 重組病毒感染EPC后遷移能力改變(×200)

3 討 論

EPC是一種特殊類型的骨髓祖細胞，包括了從血管母細胞到成熟ECs之間多個階段的細胞，它能夠進入血液循環，一定條件下可以增殖并分化為ECs，但并未表達成熟血管ECs表型。生理情況下，早期EPCs主要參修復血管內皮，而晚期EPCs增殖能力明顯增強，在血管生成中發揮重要作用[5]。既往的許多基礎和臨床研究已經證實EPCs可以自主遷移至血管損傷的部位、分化為ECs，進而修復受損傷的內皮[6]。然而，病理情況下，比如PCI術后、腫瘤患者，體內EPC數量和功能的混亂，既是造成損傷難以痊愈，甚至是腫瘤發生發展的重要因素，因此，對于EPC功能的調控研究一直是臨床的熱點問題之一[7-8]。

由于EPCs體內受到多種因素影響，目前調控EPCs生物學功能的具體分子機制和參與血管損傷后修復的機制尚未闡明[9]。深入研究EPCs增殖、遷移等生物學功能的調控機理，找到影響EPCs增殖、遷移的關鍵分子，或者促進EPCs向損傷血管優勢分布的措施，對血管損傷后良性再生修復、甚至抗腫瘤治療都具有重要意義。

S1P是鞘磷脂代謝的中間產物之一，廣泛存在于血液和多種細胞中，既可以作為第二信使傳遞多種生物學信號，又可以同細胞表面的多種特異性受體(S1PR1-5)結合，發揮作用[10]。血管損傷的病理過程中，S1PR3參與調節AS過程中損傷部位中性粒細胞和巨噬細胞的募集[11]，促進小鼠胚胎纖維母細胞生長和增殖[12]。

前期研究中，我們制備了過表達S1PR3的EPC，結果發現EPC的增殖、遷移、血管生成等能力明顯增強，而本次實驗中，我們使用構建好的shRNA慢病毒抑制了EPC內的S1PR3表達，結果發現，同樣給予S1P刺激后，低表達S1PR3的EPC遷移能力也被明顯抑制了，說明EPC對于S1P誘導后的遷移能力，很大程度上同EPC上S1PR3的表達相關。同時也表明我們的靶向S1PR3基因的慢病毒構建成功。

隨著技術的進步，多種基因工程載體被用于臨床上信號通路的研究，慢病毒的宿主細胞廣泛，細胞毒性小，又可以整合到宿主基因組中，實現長時間的表達，因此，本實驗也選用了慢病毒載體構建shRNA來干擾S1PR3基因的表達。

總之，筆者構建了可以有效干擾S1PR3表達的慢病毒載體，并初步觀察了其對EPC細胞的遷移能力的影響，為更深入研究S1PR3基因對EPC生物學功能打下了基礎。

[1]Paauwe M,Heijkants RC,Oudt CH et al.Endoglin targeting inhibits tumor angiogenesis and metastatic spread in breast cancer[J].Oncogene,2016,25.[Epub ahead of print]

[2]Wang H,Cai KY,Li W,et al.Sphingosine-1-phosphate induces the migration and angiogenesis of epcs through the Akt signaling pathway via sphingosine-1-phosphate receptor 3/platelet-derived growth factor receptor-β[J].Cell Mol Biol Lett,2015,20(4):597-611.

[3]王航,蔡克銀,黃浩.小鼠S1PR3慢病毒表達載體的構建及表達[J].海南醫學,2015,18(26):2653-2656

[4]Wang H,Yin Y,Li W,et al.Over-expression of PDGFR-β promotes PDGF-induced proliferation,migration,and angiogenesis of EPCs through PI3K/Akt signaling pathway[J].PLoS One,2012,7(2): e30503.

[5]王航,黃浩,尹揚光,等.過表達血小板衍生生長因子受體β的小鼠內皮祖細胞有助于損傷后血管的再內皮化[J].中華心血管病雜志, 2014,42(3):214-218.

[6]Williams PA,Silva EA.The role of synthetic extracellular matrices in endothelial progenitor cell homing for treatment of vascular disease [J].Ann Biomed Eng,2015,43(10):2301-2313.

[7]Pezzoli G,Cavanna F,Cassani E,et al.Endothelial progenitor cells: Cardiovascular protection in Parkinson's disease?[J].Int J Cardiol, 2015,197:200-202.

[8]Kim J,Kim M,Jeong Y,et al.BMP9 induces cord blood-derived endothelial progenitor cell differentiation and ischemic neovascularization via ALK1[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2015,35(9): 2020-2031.

[9]de la Puente P,Muz B,Azab F,et al.Cell trafficking of endothelial progenitor cells in tumor progression[J].Clin Cancer Res,2013,19 (13):3360-3368.

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[12]Ishii I,Ye X,Friedman B,et al.Marked perinatal lethality and cellu-Lar signaling deficits in mice null for the two sphingosine 1-phosphate(S1P)receptors,S1P(2)/LP(B2)/EDG-5 and S1P(3)/LP(B3)/ EDG-3.J Biol Chem,2002,277(28):25152-25159.

Construction and function identification of short hairpin RNA lentiviral vector targeting S1PR3.

WANG Hang1,2, HUANG Hao3,CAI Ke-yin2,DING Shi-fang1.1.Department of Cardiovasology,Wuhan General Hospital of Guangzhou Military,Wuhan 430070,Hubei,CHINA;2.Second Department of Geratology,Wuhan General Hospital of Guangzhou Military,Wuhan 430070,Hubei,CHINA;3.Clinical Medical Center,Shenzhen Hornetcorn Biotechnology Co.Ltd.,Shenzhen 513000,Guangdong,CHINA

ObjectiveTo construct the short hairpin RNA(shRNA)lentiviral vector targeting sphingosine-1-phosphate receptor 3(S1PR3)gene and then detect the effect of shRNA on the migration of endothelial precursor cells(EPCs).MethodsThree siRNA interference sequences targeting S1PR3 gene were designed,synthesized and cloned into the lentivirus vector respectively.Recombinant lentivirus and control were extracted from the 293T cells,and the viral titer was checked by observing the expression of red fluorescent protein.The lentivirus with the best interferine effect was detected by Western-blot.Transwell assay was used to detect the migration of EPCs.ResultsRecombinant lentivirus with a high title and efficient infection were obtained by the lentivirus vectors system PHBLV-U6-RFP.48 h after plasmids and helper plasmids were co-transfected to 293T cells,the expression of red fluorescent protein was observed.Mouse EPCS could be efficiently infected.The expressions of S1PR3 in EPCS were significantly reduced,and its migration ability was significantly inhibited.ConclusionThe recombinant shRNA lentivirus targeting the S1PR3 gene were constructed successfully,and the effect of shRNA on the migration of EPCs was observed,which lays the groundwork for subsequent study of the role of S1PR3 in the repair process after vascular endothelial injury.

Lentivirus;Sphingosine-1-phosphate receptor 3(S1PR3);Endothelial precursor cells(EPCs);Cell migration

R-332

A

1003—6350（2016）10—1721—06

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.11.001

2016-01-31)

國家自然科學基金（編號：81300153）

丁世芳。E-mail：didigoe@163.com