实验研究
慢病毒介导PEDF基因修饰人脐带间充质干细胞的定量蛋白质组学研究
中华实验眼科杂志, 2021,39(10) : 845-851. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200609-00408
摘要
目的

探讨慢病毒介导色素上皮衍生因子(PEDF)基因修饰后人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)的蛋白质组学变化。

方法

将hUCMSCs分为基因修饰组和对照组,基因修饰组采用慢病毒介导PEDF基因修饰hUCMSCs,对照组为正常hUCMSCs,提取各组细胞蛋白;采用FASP酶切法制备蛋白质样本,进行液相-质谱联用仪检测,采用SWATH模式采集数据。根据蛋白检测结果,进行差异蛋白分析及相应蛋白基因本体论(GO)分析和Reactome信号通路显著性富集分析。

结果

共鉴定出5 361个可定量蛋白,与对照组相比,实验组慢病毒介导的PEDF基因修饰后差异表达倍数>1.5且P<0.05的蛋白共432个,其中上调蛋白219个,包括丝氨酸蛋白酶抑制剂家族F成员1(SERPINF1)(PEDF)、DEAD-box家族螺旋酶59(DDX59)、血小板反应蛋白1(THBS1)等;下调蛋白213个,包括Ⅰ型胶原蛋白α1链(COL1A1)、COL18A1等。GO分析结果显示,差异蛋白主要参与纤维蛋白溶解、细胞外结构构建、转运蛋白活性调节、仲醇及胆固醇生物合成、辅酶代谢、肽酶活性调节等多种生物学进程;Reactome信号通路显著性富集分析表明,差异蛋白主要涉及胰岛素样生长因子结合蛋白调节的胰岛素样生长因子的运输和摄取、蛋白质翻译后修饰磷酸化、细胞外基质构成、糖皮质激素代谢等信号通路。

结论

慢病毒介导PEDF基因修饰的hUCMSCs可通过调节多种蛋白的表达水平,改变细胞外基质结构,调节与细胞增生、自我更新和多能性相关的蛋白表达水平。

引用本文: 蒋依琳, 张晓敏, 邵先锋, 等.  慢病毒介导PEDF基因修饰人脐带间充质干细胞的定量蛋白质组学研究 [J] . 中华实验眼科杂志, 2021, 39(10) : 845-851. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20200609-00408.
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新生血管性眼病是一类常见的眼部疾病,其发生与病理条件下眼部血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)水平升高密切相关,抗VEGF药物可在一定程度上发挥治疗新生血管性眼病的效果,然而,长期使用抗VEGF药物存在促进纤维血管膜产生和造成视网膜萎缩等风险[1]。因此,探索具有VEGF抑制作用的新型新生血管治疗制剂对于眼部新生血管性疾病的治疗具有重要意义。色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)最早发现于人视网膜色素上皮细胞的条件培养基中,被认为具有神经保护特性[2]。随后的研究发现PEDF可通过诱导活化内皮细胞凋亡和拮抗VEGF从而发挥抑制血管生成的作用[3,4],是天然存在的有效抗新生血管因子。PEDF在血浆中半衰期较短,外源性给药不易达到理想的治疗效果,其临床转化受到限制。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)技术的飞速发展和基因修饰技术的兴起为PEDF的临床应用带来了希望。MSCs是一类具有自我更新、高度增生、多向分化、归巢迁移、低免疫原性特点的成体干细胞,具有损伤修复、神经保护、免疫抑制、营养、基因工程载体等作用。研究表明,MSCs在炎症、退行性疾病、免疫性疾病中均可发挥一定的治疗作用[5,6,7]。在眼科领域,已证实MSCs可用于治疗视网膜及视神经病变、眼部外伤、干眼等眼部疾病[8,9]。基因修饰技术通过基因组修饰改变细胞遗传物质,改善和增强生物细胞功能[10]PEDF基因修饰MSCs有望发挥二者的协同作用,增强对眼科相关疾病的治疗作用。经PEDF基因修饰的MSCs作为治疗新生血管性疾病和神经退行性疾病的新型生物制剂,目前已用于脑、肺脏、肝脏和肠道肿瘤的治疗研究[11,12,13,14];在眼科领域,研究发现PEDF基因修饰MSCs对糖尿病大鼠的视网膜组织具有保护作用[15]。基因修饰在改变细胞目的基因表达水平的同时可引起细胞的一系列变化,但目前尚未有研究对此进行深入探讨。蛋白质组学技术可用于探索细胞内蛋白的种类及动态变化,为基因修饰后MSCs蛋白质组学及功能特点的研究提供新思路。本研究拟采用定量蛋白质组学技术对慢病毒介导PEDF基因修饰后的人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUCMSCs)中蛋白表达量进行测定,结合基因本体论(Gene Ontology,GO)分析和Reactome信号通路显著性富集对差异蛋白进行生物信息学分析,为深入了解PEDF基因修饰后hUCMSCs的功能变化提供实验依据,为其应用于新生血管性眼病的临床治疗奠定基础。

 
 
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