Prestin基因相关人耳聋疾病动物模型的建立

论文摘要

哺乳动物的听力极为敏感,这是由于耳蜗外毛细胞（Outer Hair Cells, OHC）中有一种生物放大器。这种放大器通过外毛细胞胞体长度的改变将基底膜的振动放大100倍,从而使人听到声音。外毛细胞的胞体长度的改变是由某种电动蛋白驱动的,多年来人们一直在寻找能够引起外毛细胞胞体振荡的电动蛋白。在2000年Prestin基因被克隆后,研究者利用基因敲除技术证明了Prestin就是内耳外毛细胞中的电动蛋白。Prestin是听力放大的核心基因,它与人类耳聋疾病密切相关,至今已发现两种引起入耳聋的Prestin点突变,但目前对Prestin突变的分子病理机制知之甚少。关于Prestin在人类中的突变致聋已有文献报道：2003年在第2内含子和第3外显子（ATG）交汇处一种点突变（IVS2-2A/G）被发现,它处于Prestin mRNA剪切相关的区域；2007年在第6外显子中,发现了另一个点突变（R150Q）。这两种点突变均能引起人听力的损失。鉴于人类耳聋是发病率相对较高的一种疾病,利用制作相应疾病动物模型的方法研究治病机理具有极高的价值。我们利用基因敲入的方法,制作Prestin基因敲入小鼠模型,以期精确模拟导致人类耳聋疾病的Prestin基因第6号外显子上的点突变（R150Q）。我们可以通过对这种小鼠模型的表型分析和研究,避免了在人体实验材料以及实验技术不可操作性的限制。本研究选择对第6外显子进行特定的点突变（R150Q）,原因是利用它不仅可以发现Prestin突变致聋的分子病理机制,还可以在Prestin功能的基础研究上有新的突破,因为Prestin蛋白在耳蜗放大功能中的基础研究虽然取得了很大进展,但也存在许多尚未解决的重要问题,我们准备制作的小鼠模型将在解决这些问题中起到关键作用。实验方法：第一,我们设计并构建了基因敲入的打靶载体；第二,通过电转化的方式,把线性化好的载体电转化到胚胎干细胞（Embryonic Stem cells, ES）中,用含有G418的培养基筛选培养ES细胞,细胞长到一定的数量时,收集细胞；第三,提取细胞的基因组DNA,用先前设计好的筛选引物进行PCR扩增筛选,如果同源重组成功,PCR就可以扩增出特异的条带；第四,我们把经过筛选得到的ES细胞通过显微注射的方式,注射到小鼠囊胚期的胚胎中,最终获得嵌合体小鼠；第五,通过杂交来确定是否具有生殖系转移；最后,如果得到了具有生殖系转移的小鼠,通过杂交和自交得到纯和体后代,进行生理、生化、蛋白等方面的分析。结果：成功的制作了Prestin Konck-in载体,转染到ES中。通过筛选得到了发生正确同源重组的克隆,并通过显微操作技术将得到的ES细胞注射到囊胚,最终获得高嵌合率的小鼠。本研究的工作为进一步阐明外毛细胞中听觉发生的分子机制奠定了基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 前言
• 1 听觉传导的电动机制相关研究
• 1.1 听觉传导的电动机制研究现状
• 1.2 Prestin研究的重要性
• 2 基因打靶早期的研究
• 2.1 不同的基因打靶技术
• 2.1.1 完全基因敲除
• 2.1.2 条件基因敲除
• 2.1.3 基因敲入
• 2.2 基因打靶系统
• 2.2.1 基因打靶基本方式
• 2.2.2 基因修饰细胞的选择系统
• 3 研究思路及意义
• 实验设计和实验方法
• 1.1 实验总体设计
• 1.1.1 基因打靶的策略
• 1.1.2 载体的设计原则
• 1.1.3 载体的设计方案
• 1.2 实验材料、试剂与仪器
• 1.2.1 实验材料
• 1.2.2 主要试剂
• 1.2.3 主要实验仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 Prestin基因敲除载体的构建
• 1.3.2 胚胎干细胞培养及打靶细胞筛选
• 1.3.3 显微注射获取嵌合体小鼠
• 实验结果
• 2.1 Prestin敲入载体构建结果
• 2.1.1 PL253+A+B重组质粒验证结果
• 2.1.2 EL350细胞中同源重组后验证结果
• 2.1.3 重叠PCR扩增点突变片段
• 2.1.4 突变外显子置换野生型外显子同时引入筛选标记
• 2.2 显微操作相关结果
• 2.3 不同供体胚胎获得的嵌合体小鼠
• 三 讨论
• 3.1 基因敲入载体的构建
• 3.2 Prestin的特性
• 3.3 Prestin蛋白在声音信号传导过程中的作用
• 3.4 不同来源供体胚胎的嵌合性
• 3.5 Prestin在其他模式生物中的表达
• 3.6 Prestin基因敲入小鼠模型应用展望
• 四 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 学术论文评阅及答辩情况表