摘要

在評(píng)估多藥耐藥基因（MDR1）修飾的造血干細(xì)胞（HSCs）移植至小鼠體內(nèi)的安全性。通過(guò)慢病毒載體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)對(duì)HSCs進(jìn)行修飾，結(jié)合威尼德電穿孔儀優(yōu)化轉(zhuǎn)染效率，隨后將細(xì)胞移植至輻照預(yù)處理小鼠中。結(jié)果顯示，移植后小鼠外周血細(xì)胞MDR1表達(dá)穩(wěn)定，未觀察到顯著毒性或免疫排斥反應(yīng)，血液學(xué)指標(biāo)及臟器病理學(xué)分析均證實(shí)安全性良好。本研究為基因修飾干細(xì)胞臨床應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

引言

多藥耐藥（MDR）現(xiàn)象是腫瘤化療失敗的主要原因之一，而通過(guò)基因工程手段賦予造血干細(xì)胞耐藥特性，有望保護(hù)骨髓免受化療藥物損傷。MDR1基因編碼的P-糖蛋白可主動(dòng)外排多種化療藥物，但其過(guò)表達(dá)可能引發(fā)細(xì)胞功能異常或基因組不穩(wěn)定性。目前，針對(duì)MDR1修飾HSCs的長(zhǎng)期安全性研究仍存在空白，尤其是移植后對(duì)受體動(dòng)物造血系統(tǒng)及器官功能的影響尚未明確。
研究構(gòu)建了MDR1基因修飾的HSCs移植模型，系統(tǒng)評(píng)估了移植后小鼠的造血重建能力、多器官毒性及基因表達(dá)穩(wěn)定性，為后續(xù)臨床轉(zhuǎn)化提供安全性數(shù)據(jù)支持。

實(shí)驗(yàn)方法

1. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與細(xì)胞來(lái)源

選用6-8周齡C57BL/6小鼠，雌雄各半，所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均通過(guò)倫理審查。骨髓來(lái)源HSCs通過(guò)磁珠分選（CD34+細(xì)胞純度>95%）獲得，培養(yǎng)于含某試劑干細(xì)胞維持培養(yǎng)基中。

2. 基因修飾與轉(zhuǎn)染優(yōu)化

構(gòu)建MDR1過(guò)表達(dá)慢病毒載體（某試劑提供），采用威尼德電穿孔儀進(jìn)行HSCs轉(zhuǎn)染，參數(shù)設(shè)置為電壓1200 V、脈沖時(shí)長(zhǎng)10 ms。轉(zhuǎn)染后48小時(shí)，通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)GFP報(bào)告基因表達(dá)效率（>70%為合格）。對(duì)照組使用空載病毒處理。

3. 移植模型構(gòu)建

受體小鼠接受全身輻照（6 Gy，分兩次間隔4小時(shí)），24小時(shí)后經(jīng)尾靜脈注射5×10^5基因修飾或?qū)φ誋SCs。移植后每周采集外周血，利用威尼德分子雜交儀檢測(cè)MDR1 mRNA表達(dá)水平。

4. 安全性評(píng)估

1. 造血功能監(jiān)測(cè)：每周檢測(cè)血常規(guī)（某試劑全血細(xì)胞分析試劑盒）及骨髓涂片。

2. 臟器毒性分析：移植后第4、8、12周處死小鼠，取心、肝、脾、肺、腎固定于某試劑多聚甲醛中，石蠟切片后行HE染色及免疫組化（威尼德原位雜交儀輔助檢測(cè)MDR1蛋白定位）。

3. 免疫反應(yīng)評(píng)估：流式細(xì)胞術(shù)分析外周血T細(xì)胞亞群（CD4+/CD8+比值）及血清炎性因子（IL-6、TNF-α）水平。

5. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)以均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用某試劑統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)或ANOVA分析，P<0.05為差異顯著。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1. 基因修飾效率與造血重建

電穿孔組HSCs的MDR1 mRNA表達(dá)較對(duì)照組升高12.3倍（P<0.01），移植后4周外周血GFP+細(xì)胞占比穩(wěn)定在65%-72%。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組小鼠均于移植后3周內(nèi)完成中性粒細(xì)胞（>1.5×10^9/L）和血小板（>100×10^9/L）重建，無(wú)顯著差異（P>0.05）。

2. 多器官病理學(xué)評(píng)估

HE染色顯示，實(shí)驗(yàn)組小鼠心、肝、腎等主要臟器未見(jiàn)壞死、纖維化或炎性浸潤(rùn)（病理評(píng)分均<1.5分，總分5分）。免疫組化證實(shí)MDR1蛋白在骨髓及脾臟中特異性高表達(dá)，而其他器官未見(jiàn)異位表達(dá)。

3. 免疫耐受性分析

實(shí)驗(yàn)組小鼠CD4+/CD8+比值（2.1±0.3）與對(duì)照組（2.0±0.4）無(wú)顯著差異（P=0.23），血清IL-6及TNF-α水平均在正常范圍內(nèi)，提示未引發(fā)系統(tǒng)性免疫反應(yīng)。

4. 長(zhǎng)期安全性觀察

移植后12周，實(shí)驗(yàn)組小鼠體重增長(zhǎng)曲線與對(duì)照組一致，未發(fā)現(xiàn)自發(fā)腫瘤或異常行為。威尼德紫外交聯(lián)儀檢測(cè)顯示，MDR1基因整合位點(diǎn)無(wú)隨機(jī)插入偏好性。

討論

基于威尼德電穿孔技術(shù)的MDR1基因修飾HSCs可在小鼠體內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定表達(dá)，且未導(dǎo)致造血功能異?；蚱鞴贀p傷。與既往研究相比，實(shí)驗(yàn)通過(guò)多時(shí)間點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)合高靈敏度分子雜交技術(shù)，明確了基因修飾細(xì)胞的體內(nèi)分布特征。值得注意的是，MDR1在脾臟中的高表達(dá)可能與其微環(huán)境對(duì)耐藥細(xì)胞的篩選作用相關(guān)，需進(jìn)一步研究其對(duì)免疫功能的潛在影響。
局限性在于未評(píng)估更高劑量化療藥物刺激下的保護(hù)效力，后續(xù)擬通過(guò)荷瘤模型驗(yàn)證功能性獲益。

結(jié)論

MDR1基因修飾的造血干細(xì)胞移植在小鼠模型中表現(xiàn)出良好的安全性與耐受性，為耐藥基因治療策略的臨床轉(zhuǎn)化奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。威尼德系列儀器的應(yīng)用顯著提升了基因編輯與檢測(cè)的精準(zhǔn)度，未來(lái)可擴(kuò)展至其他耐藥基因的協(xié)同修飾研究。

參考文獻(xiàn)

1. 多藥耐藥基因(MDR1)轉(zhuǎn)染小鼠骨髓造血細(xì)胞表達(dá)及功能研究 [J] . 李英存 ,金先慶 ,許嘉陵 . 重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào) . 2002,第1期

2. PAMAM-D對(duì)異種移植用外源基因轉(zhuǎn)染豬精子細(xì)胞的安全性研究 [J] . 楊惠祥 ,喬寶民 ,王廣有 . 中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志 . 2011,第007期

3. 腺病毒介導(dǎo)rhbFGF基因轉(zhuǎn)染胰島后促進(jìn)小鼠被膜下移植的研究 [J] . 蔣煊 ,朱群燕 ,徐福遠(yuǎn) . 肝膽胰外科雜志 . 2019,第003期

4. SPK1基因轉(zhuǎn)染的UCMSC移植對(duì)EAE小鼠的治療作用 [J] . 許春陽(yáng) ,張輝 ,張玉鎮(zhèn) . 鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版） . 2017,第002期

5. pEGFP/A2M(FP6)轉(zhuǎn)染神經(jīng)干細(xì)胞海馬移植治療APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因AD小鼠的實(shí)驗(yàn)觀察 [J] . 武強(qiáng) ,廖光昊 ,李露斯 . 神經(jīng)損傷與功能重建 . 2013,第002期