人腸三葉因子重組真核表達載體的構建及在CHO/dhfr-細胞中的穩定表達

朱融和，陳慧瑤，莊強，江松福

（溫州醫科大學附屬第一醫院，浙江 溫州 325015，1.兒科；2.血液內科）

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人腸三葉因子重組真核表達載體的構建及在CHO/dhfr-細胞中的穩定表達

朱融和1，陳慧瑤2，莊強2，江松福2

（溫州醫科大學附屬第一醫院，浙江 溫州 325015，1.兒科；2.血液內科）

目的：構建人腸三葉因子（hITF）重組真核表達載體，并檢測其在CHO/dhfr-細胞中的表達。方法：通過重疊延伸PCR法獲得hITF cDNA片段，將目的基因插入真核表達載體pIRES/dhfr，得到重組真核表達載體pIRES/hITF/dhfr；經脂質體介導轉染CHO/dhfr-細胞，通過G418篩選，建立穩定轉染的CHO/dhfr-細胞系；用RT-PCR及ELISA法檢測hITF的表達。結果：成功構建了重組真核表達載體pIRES/hITF/dhfr，并建立了穩定轉染的CHO細胞系，成功地表達了目的基因。結論：成功構建了重組真核表達載體pIRES/hITF/dhfr，并在CHO/dhfr-細胞中分泌表達hITF蛋白，為進一步進行重組hITF的臨床前研究奠定良好的實驗基礎。

人腸三葉因子；真核表達載體；CHO/dhfr-細胞

人腸三葉因子（human intestinal trefoil factor，hITF）屬于三葉因子家族中的一員，由59個氨基酸殘基構成，其中含有6個高度保守的半胱氨酸序列，形成3對二硫鍵，從而產生特異而穩定的三葉草結構，這種穩定的結構，使其不受消化酶及pH值的影響，確保在胃腸道中發揮作用。體內外實驗［1-3］證實，hITF是一種重要的胃腸黏膜保護因子，其作用可能是通過與黏液糖蛋白形成穩定的凝膠層復合物，保證了腸道屏障的完整性。目前多采用基因重組的方法獲得hITF。國內報道［4］在大腸桿菌中表達出重組hITF，表達量為3～4 mg/L，但缺乏必要的折疊、修飾等后期加工，蛋白活性大大降低。本研究通過構建重組真核表達載體，轉染CHO/ dhfr-細胞，G418篩選獲得穩定表達細胞克隆，并對表達產物進行鑒定，為進一步進行重組hITF的臨床前研究奠定良好的實驗基礎。

1　材料和方法

1.1材料

1.1.1質粒、菌體及細胞系：真核表達載體pIRES/dhfr由復旦大學遺傳所陶建軍博士贈送；hITF的克隆質粒pSG5-hITF由法國Catherine Tomasetto教授贈送；大腸桿菌DH5α由本實驗室保存；CHO/dhfr-細胞購自中國科學院上海生科院細胞庫。

1.1.2主要試劑和限制性內切酶：限制性內切酶（NheI、EcoRI）、T4 DNA Ligase購自美國NEB公司；DNA Marker DL2000購自加拿大Fermentas公司；高純度質粒小提試劑盒購自北京天根生化科技有限公司；凝膠回收試劑盒購自德國Qiagen公司；LipofectamineTM2000轉染試劑購自美國Invitrogen公司；F12培養基及HT購自美國Gibco公司；胎牛血清及透析胎牛血清購自奧地利PAA公司；RNA提取試劑Trizol購自美國Invitrogen公司；hITF ELISA試劑盒購自武漢伊艾博科技有限公司；G418購自美國Amresco公司；其余化學藥品均為進口分裝或國產分析純。

1.2方法

1.2.1PCR引物設計：根據pSG5-hITF質粒的hITF基因序列比對NCBI上hITF序列，發現其前面信號肽少了32 bp，故用重疊延伸PCR法，共設計5條引物：Homo-TFF3-P1：CCG GCTAGCACCATGAAGCGAGTCCTGAG CTGC（下劃線部分為NheI酶切位點）；Primer1：GAG CTGCGTCCCGGAGCCCACGGTGGTCATGGCTGC；Primer2：ATGAAGCGAGTCCTGAGCTGCGTCCCGGAGCC；Primer3：CAGAATGCACCTTCTGAG；Homo-TFF3-P2：CTAGAATTCTC AATGGTGATGGTGATGATG GAAGGTGCATTCTGCTTCCT（下劃線部分為EcoRI酶切位點，方框部分為6組氨酸標簽）。

上游引物加入NheI酶切位點及其保護性堿基，下游引物加入EcoRI酶切位點及其保護性堿基，同時下游引物還引入6組氨酸標簽以便于后期的檢測、純化。上述引物由上海英駿生物技術有限公司合成。

1.2.2目的片段的擴增：第一輪PCR：用Primer1和Primer3作為一對引物進行擴增，反應體系為50 μL，94 ℃預變性5 min，后94 ℃、57 ℃、72 ℃各30 s，共35個循環，最后72 ℃延伸10 min。擴增產物經1.5%瓊脂糖凝膠電泳后切膠，用QIAquick gen extraction kit進行目的片段回收。第二輪PCR：以第一輪PCR的回收產物為模板，用Primer2和Primer3作為一對引物進行擴增（反應體系同上述），擴增產物電泳回收（同上述）。第三輪PCR：以第二輪PCR回收產物為模板，用Homo-TFF3-P1和Homo-TFF3-P2作為一對引物進行擴增（反應體系同上述），擴增產物電泳回收（同上述）。

1.2.3重組真核表達栽體pIRES/hITF/dhfr的構建：以pIRES/dhfr為真核表達載體，將載體及目的基因片段均用NheI和EcoRI進行雙酶切，酶切產物分別經l.0%和1.5%瓊脂糖凝膠電泳后，用膠回收試劑盒回收后，用T4 DNA Ligase連接目的片段和線性空載體質粒。產物轉化感受態的大腸桿菌DH5α，在含有Amp抗性的LB平板上涂板。第2天挑取單克隆，37 ℃振蕩培養12～16 h。提取重組質粒，進行EcoRI、NheI雙酶切鑒定。將酶切鑒定陽性的重組質粒pIRES/hITF/dhfr送上海英駿生物技術有限公司進行測序，以確定插入片段的核苷酸序列和閱讀框架的正確性。

1.2.4轉染CHO/dhfr-細胞：CHO/dhfr-細胞培養于含10% FBS的F12培養液中，置于37 ℃含5% CO2的培養箱中孵育。CHO/dhfr-細胞轉染前24 h以每孔6×105個細胞轉于6孔板。24 h后，細胞覆蓋孔底大致致密。以4 μg/孔的量進行轉染操作，同時設空載體質粒組和空白對照組，按照LipofectamineTM2000說明書進行操作。

1.2.5陽性細胞克隆的篩選：轉染后48 h，細胞以1:10密度傳代，并在700 μg/mL G418的F12培養液中培養，每2～3 d更換相同培養液并觀察陽性克隆生長情況。1周左右空白對照組細胞脫落死亡，將轉染組長出的抗性細胞群用胰酶消化后轉至新的6孔板中繼續培養，用300 μg/mL G418濃度維持，直到細胞生長至匯合后進行檢測。

1.2.6RT-PCR檢測hITF轉錄水平的表達：收集CHO/ dhfr-空質粒轉染細胞以及轉染目的基因的CHO/ dhfr-細胞，按Trizol試劑說明書分別提取總RNA，取1 μg進行反轉錄。反轉錄10 μL系中加入總RNA 1 μL隨機引物0.5 μL，10×RT Buffer 1 μL，dNTP （10 mmol/L）1 μL，RNase Inhibitor 0.25 μL，AMV反轉錄酶0.5 μL，MgCl22 μL，ddH2O補足至10 μL，混勻，30 ℃ 10 min，57 ℃ 30 min，99 ℃ 5 min，5 ℃ 5 min終止反應。以β-actin（464 bp）為內參進行PCR反應。在40 μL反應體系中加入cDNA模板5 μL，5×PCR緩沖液10 μL，TaKaRa Ex Taq HS 0.25 μL，上下游引物各0.5 μL，ddH2O補足至45 μL。反應條件為：94 ℃預變性5 min；94 ℃ 30 s，57 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s（30個循環）；72 ℃繼續延伸5 min。取等體積RT-PCR產物進行1.5%瓊脂糖凝膠電泳并照相。

1.2.7 分泌型融合蛋白的雙抗體夾心ELISA鑒定：在篩選出陽性克隆后，按每孔5×105個細胞接種于6孔板中，無血清培養液培養48 h，取細胞上清液于無菌的離心管中，2 500 r/min離心20 min，取上清液，嚴格按照hITF的ELISA試劑盒操作說明書進行檢測。

2　結果

2.1目的基因片段的PCR擴增 PCR反應產物1.5%瓊脂糖凝膠電泳，經過三輪PCR，最終在300 bp左右處可見特異性擴增條帶，與預期相符（見圖1）。

圖1　SOE-PCR法擴增展hITF基因電泳圖

2.2重組真核表達質粒pIRES/hITF/dhfr的構建及鑒定 分別將真核表達載體pIRES/dhfr和hITF基因雙酶切，回收純化目的片段，在連接酶作用下連接構建重組表達質粒，轉化后挑選轉化克隆的數個菌落擴大培養，小量提取重組質粒，經NheI和EcoRI雙酶切，電泳顯示重組質?？汕谐?個條帶，其中有一條帶在300 bp左右，提示重組成功（見圖2）。2.3 測序結果 序列測序結果表明，目的基因與GenBank中登錄的hITF cDNA的序列（NM_003226）完全一致，見圖3。

圖2　重組質粒pIRES/hITF/dhfr的EcoRI和NheI雙酶切產物電泳圖

圖3　重組表達質粒pIRES/hITF/dhfr測序部分結果

2.4轉染CHO/dhfr-細胞 轉染后48 h，細胞以1:10密度傳代，并在培養基中加入G418篩選，轉染了pIRES載體的細胞因為具有neo抗性而存活下來，不斷增殖成為細胞抗性克隆，第14～16天，6孔板內剩下約6～8個細胞集落；正常對照組細胞由于沒有neo抗性，故在含有G418的培養基中將不能存活，并在培養基中可見大量死細胞和細胞碎屑，1周左右死亡、脫落。

2.5RT-PCR檢測hITF在CHO/dhfr-細胞中的整合與轉錄 提取重組質粒組及空載體質粒組篩選后的CHO/dhfr-細胞總RNA。重組質粒組擴增出一條300 bp左右的特異性hITF基因產物，而空載體質粒組則未見相應的擴增條帶，提示hITF基因成功整合入CHO/dhfr-細胞的基因組并可轉錄為mRNA，RT-PCR擴增結果見圖4。

圖4　轉染后RT-PCR檢測hITF基因在CHO/dhf-細胞中的轉錄

2.6雙抗體夾心法ELISA結果 加入轉染了pIRES/ hITF/dhfr的CHO/dhfr-細胞上清液的孔在加入顯色劑孵育15 min后呈現了明顯的肉眼可見的藍色，而空白對照孔、未轉染細胞上清孔和空載體質粒組孔均未出現顯色反應，說明這些標本中不含有hITF蛋白，而轉染了hITF基因的CHO/dhfr-細胞能分泌蛋白。標準品及標本在酶標儀上測其OD450值，用curve expert 1.3軟件根據標準品OD450值及標準品濃度繪制的hITF蛋白標準曲線（r=0.9999）。用該軟件計算出轉染了重組質粒組的CHO/dhfr-細胞上清液標本中hITF蛋白的濃度0.163 mg/L。

3　討論

hITF屬三葉肽家族，生理狀況下存在于哺乳動物的多種組織中，但主要分布在腸道，整個腸道中以十二指腸含量最高，空回腸次之，此外，在唾液腺、下頜下腺、胰腺及宮頸黏液中也有少量表達［5-7］。相關研究發現［2-3］，hITF在維持腸道黏膜完整性、促進腸黏膜損傷后的重建和修復中有著獨特的重要作用，阻止多種蛋白酶以及機械應力改變等因素造成的腸黏膜損傷。hITF還與腫瘤發生發展關系密切，可作為多種腫瘤的生物標志物，應用于腫瘤的診斷、治療與預后評價等［8-14］。

目前，重組hITF主要為來自大腸桿菌或酵母菌2種細胞系的表達產物。有報道［4］用大腸桿菌表達hITF，但由于大腸桿菌表達的重組hITF缺乏必要的折疊、修飾等后期加工，因此該蛋白活性大大降低。Thim等［15］報道的表達體系由于采用了釀酒酵母丙糖磷酸異構酶的啟動子和終止子，使得表達的融合蛋白能直接分泌到細胞外，其效率達100 mg/L，但該系統仍具有一定的局限性［16］，如表達的蛋白過度糖基化等。哺乳動物細胞表達體系翻譯后的加工修飾體系更完善，產生的外源蛋白質更接近于天然蛋白質，因此我們選擇了CHO細胞表達體系。目前研究［17］結果顯示，決定重組蛋白在哺乳動物細胞中表達水平的因素是多方面的，包括目的基因在基因組上的拷貝數，目的基因在基因組的整合位點以及啟動子強度等。其中，實現目的基因在細胞基因組中轉錄活躍區的整合是一個關鍵因素。弱化篩選基因，從而提高目的基因在熱點整合克隆的概率是一種思路。本研究所采用的載體為pIRES，在上游強啟動子CMV的控制下，該序列可和與之相連接的基因同時轉錄，翻譯出不同的蛋白。位于IRES序列兩側的2個多克隆位點可以高效表達2個基因。一般來說，IRES序列后面的基因的表達量要低10倍左右。因此，我們在多克隆位點A插入目的基因，多克隆位點B插入二氫葉酸還原酶（dihydrofolate reductase，dhfr）基因，弱化了篩選基因，從而實現外源基因高效表達的目的。

本實驗成功構建了重組真核表達載體pIRES/ hITF/dhfr，采用PCR、酶切及DNA序列測定等多種方法驗證，保證了結果的可信性。轉染到CHO/dhfr-細胞中，通過G418篩選和基因組DNA的PCR分析等方法，成功建立了一個在基因組DNA中穩定整合有pIRES/hITF/dhfr的CHO細胞克隆。然后將該細胞克隆的細胞擴增，提取總RNA，RT-PCR鑒定hITF基因的mRNA水平。為了方便蛋白大量生產以及后期純化，實驗者通常會選擇在載體或者目的片段上添加信號肽序列，這樣可以增強蛋白的胞外分泌能力，本實驗選擇在目的片段上添加信號肽序列，取細胞培養上清液，ELISA方法檢測到有hITF蛋白的表達。CHO/dhfr-細胞自身缺失dhfr，所以必須在添加了次黃嘌呤、胸腺嘧啶的培養液中才能得以存活。而通過目的基因與dhfr基因共轉染，不僅可在不含HT的培養基上生長，更為重要的是由于dhfr可被葉酸類似物MTX所抑制，在MTX濃度選擇壓力下，dfhr基因可自發在染色體上擴增，從而產生更多的dhfr來維持細胞的正常代謝。當其擴增時，可以連帶它兩側幾十至上千kb的序列一起擴增，也就實現了目的基因劑量的擴增，從而極大地提高了目的基因的表達產量［18］。Hwang等［19］用目的基因轉染CHO/dhfr-細胞，經過3個濃度MTX加壓后，目的蛋白產量比加壓之前增加了57倍。本實驗由于時間倉促，未進行MTX加壓實驗，下一步實驗可進行加壓，蛋白產量相信會有所提高。

綜上所述，本研究成功構建了帶有hITF基因的重組真核表達載體pIRES/hITF/dhfr，高效轉染CHO/dhfr-細胞，經過G418篩選，在細胞培養上清液中檢測到hITF蛋白表達，為進一步進行重組hITF的臨床前研究奠定良好的實驗基礎。

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（本文編輯：趙翠翠，丁敏嬌）

Construction of recombinant eukaryotic expression vector of human intestinal trefoil factor and its expression in CHO/dhfr- cells

ZHU Ronghe1，CHEN Huiyao2，ZHUANG Qiang2，JIANG Songfu2. 1.Department of Pediatric，the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University，Wenzhou，325015； 2.Department of Hematology，the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University，Wenzhou，325015

Objective： To construct eukaryotic expressing vector of human intestinal trefoil factor and express hITF protein in dihydrofolate reductase-defcient Chineses hamster ovary cells （CHO/dhfr-）. Methods： The full length cDNA fragment was amplifed by overlap extension PCR，then inserted into eukaryotic expression vector pIRES/dhfr. The recombinant vector was transfected into CHO/dhfr- cells by LipofectamineTM2000. The stable transfected CHO/dhfr- cell line was then established by screening cultures with G418. RT-PCR and ELISA were used to detect the expression of the protein. Results： The eukaryotic expression vector was constructed successfully，stable transfected CHO cell line was established，and hITF protein was expressed successfully. Conclusion： The recombinant plasmid pIRES/hITF/dhfr is successfully constructed and it expresses the protein in the supernatant of the CHO/dhfr- cells，which is the basis for pre-clinical study.

human intestinal trefoil factor； eukaryotic expressing vector； CHO/dhfr- cells

Q786

A DOI： 10.3969/j.issn.2095-9400.2016.08.003

2015-11-24

浙江省自然科學基金資助項目（Y207422）；浙江省醫藥衛生科學研究基金（2007A137）；溫州市科技局合作項目（H20090010）。

朱融和（1985-），女，浙江溫州人，住院醫師，碩士。

江松福，教授，副主任醫師，碩士生導師，Email：jiangsf@188.com。