与恶性胸腔积液相关的靶点MYO9B及其应用的制作方法

本发明属于动物基因工程技术领域，具体涉及与恶性胸腔积液相关的靶点myo9b及其应用。

背景技术：

肿瘤细胞向胸膜侵犯能够导致恶性胸腔积液(malignantpleuraleffusion，mpe)。在我国，肺癌发病率位居所有癌症的首位，且死亡率最高，而肺癌伴有mpe患者的中位生存期较无mpe患者明显缩短，生活质量更差。因此，探讨mpe的发病机制，较早发现并诊断mpe，给予相应防治措施，对于提高患者的生活质量意义重大，然而有关mpe的发病机制目前还不是十分清楚。肿瘤与宿主之间的相互作用是mpe形成的关键，胸膜处的肿瘤是mpe形成的驱动力，且宿主的多种免疫细胞在mpe的发生发展过程中起重要作用。

myo9b是一种多结构域、单头马达信号分子，在免疫系统中多种组织如淋巴结、胸腺、脾脏以及多种免疫细胞如树突状细胞、巨噬细胞和cd4⁺t细胞中大量表达。2010年，hanley等采用cre-loxp系统对小鼠胚胎干细胞myo9b基因进行编辑，获得myo9b基因敲除小鼠。虽然cre/loxp系统在理论上已十分成熟但在实际应用中仍存在不足和限制：(1)利用cre/loxp技术进行基因的条件性敲除首先要构建打靶载体，扩增长度约为4-5kb的同源臂，同时还需要bac克隆和基因重组技术。将loxp片段靶向导入细胞基因组，这一步发生同源重组的概率极低，并且需要通过长片段pcr和northern杂交等复杂的筛选工作，才能鉴定靶向成功的细胞。因此，该步骤需要大量的时间和精力，是利用cre/loxp系统进行基因条件性敲除的限速步骤。(2)cre酶作为一种外源性重组酶在哺乳动物中表达后具有一定的潜在毒性，会引起细胞增殖异常、dna错配和染色体缺失等问题。(3)cre/loxp系统切割效率在70％左右，目的器官或组织中仍有少量敲除基因未被敲除，这些未敲除的目的基因会在特定器官或组织内微量表达。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供如下1)-5)中任一种应用：

1)抑制myo9b蛋白活性的物质在制备治疗或辅助治疗恶性胸腔积液的产品中的应用；

2)抑制myo9b蛋白活性的物质在制备降低或减少恶性胸腔积液患者胸腔积液量的产品中的应用；

3)抑制或沉默myo9b基因表达的物质在制备治疗或辅助治疗恶性胸腔积液的产品中的应用；

4)抑制或沉默myo9b基因表达的物质在制备降低或减少恶性胸腔积液患者胸腔积液量的产品中的应用；

5)myo9b蛋白及其相关信号通路作为靶点在开发或设计治疗或辅助治疗恶性胸腔积液的产品中的应用。

上述应用中，所述抑制myo9b蛋白活性的物质可为抑制myo9b蛋白合成或促进myo9b蛋白降解或抑制myo9b蛋白功能的蛋白质、多肽或小分子化合物；

所述抑制或沉默myo9b基因表达的物质可为干扰myo9b基因表达的物质或敲除myo9b基因的物质或突变myo9b基因的物质。

进一步的，所述敲除myo9b基因的物质可为crispr/cas9系统。

更进一步的，所述crispr/cas9系统中包括两个sgrna，分别命名为sgrna1和sgrna2；

所述sgrna1识别的靶序列为序列表中的序列1所示的dna分子；

所述sgrna2识别的靶序列为序列表中的序列2所示的dna分子。

在本发明的具体实施例中，所述sgrna1为序列表中序列3所示的rna分子；

所述sgrna2为序列表中序列4所示的rna分子。

本发明的另一个目的是提供一种产品。

本发明提供的产品的活性成分为上述抑制myo9b蛋白活性的物质或抑制或沉默myo9b基因表达的物质；

所述产品的功能为治疗或辅助治疗恶性胸腔积液或降低或减少恶性胸腔积液患者胸腔积液量。

本发明还有一个目的是提供一种转基因小鼠的制备方法。

本发明提供的转基因小鼠的制备方法包括如下步骤：基于crispr/cas9系统对小鼠基因组中的myo9b基因进行编辑，进而使所述小鼠基因组中的myo9b基因功能丧失，即得到所述转基因小鼠。

上述方法中，所述crispr/cas9系统中包括两个sgrna，分别命名为sgrna1和sgrna2；

所述sgrna1识别的靶序列为序列表中的序列1所示的dna分子；

所述sgrna2识别的靶序列为序列表中的序列2所示的dna分子；

进一步的，所述sgrna1为序列表中序列3所示的rna分子；

所述sgrna2为序列表中序列4所示的rna分子。

上述方法包括使用所述sgrna1、所述sgrna2和cas9mrna的步骤；

进一步的，所述sgrna1、所述sgrna2和所述cas9mrna的质量比为(1-2):(1-2):2；

更进一步的，所述sgrna1、所述sgrna2和所述cas9mrna的质量比为1:1:2。

在本发明的具体实施例中，所述方法包括如下步骤：

(1)将含有所述sgrna1、所述sgrna2和cas9mrna的电转液电转至小鼠受精卵中，得到电转后的受精卵；

(2)培养所述电转后的受精卵，并挑选发育到2细胞期的胚胎植入代孕小鼠中，发育完成后，得到f0代小鼠；

(3)从所述f0代小鼠中鉴定得到myo9b基因突变的f0代小鼠(杂合)；

(4)将所述f0代小鼠(杂合)与野生型小鼠(c57bl/6j小鼠)杂交，得到f1代小鼠(杂合)；

(5)将所述f1代小鼠(杂合)中的雌性和雄性杂交，得到f2代小鼠(纯合)；

(6)将所述f2代小鼠(纯合)连续杂交繁殖到f4代，得到f4代小鼠(纯合)。

和野生型c57bl/6j小鼠相比，本发明获得的f4代小鼠(纯合)两条同源染色体上的myo9b基因的第17697-17712位所示的大小为16bp的dna片段和第17866-17872所示的大小为7bp的dna片段均发生了缺失。

本发明还有一个目的是提供制备上述转基因小鼠的产品。

本发明提供的制备上述转基因小鼠的产品包括上述sgrna1、上述sgrna2和cas9mrna。

如下m1)或m2)或m3)所述的应用也属于本发明的保护范围：

m1)上述方法制备得到的转基因小鼠在作为用于研究恶性胸腔积液发生发展机制和/或预后的小鼠模型中的应用；

m2)上述方法制备得到的转基因小鼠或上述产品在制备用于研究恶性胸腔积液发生发展机制和/或预后的小鼠模型中的应用；

m3)上述方法制备得到的转基因小鼠或上述产品在制备和/或筛选治疗或辅助治疗恶性胸腔积液的药物中的应用。

本发明首次采用crispr/cas9系统对小鼠基因组中的myo9b基因进行编辑，得到myo9b基因敲除小鼠，并进一步对myo9b功能进行了研究。恶性胸腔积液模型实验结果表明：myo9b基因参与恶性胸腔积液的免疫反应，和野生型小鼠相比，myo9b基因敲除后的恶性胸腔积液小鼠的胸腔积液量明显减少。

附图说明

图1为01^#小鼠突变情况。01^#小鼠为含突变杂合子，突变为：-16-7(缺失16bp+缺失7bp)。

图2为02^#小鼠突变情况。02^#小鼠为含突变杂合子，突变为：-16-1(缺失16bp+缺失1bp)。

图3为myo9b基因敲除小鼠与野生型小鼠的胸腔积液量比较。

具体实施方式

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。

下述实施例中的opti-mem的产品名称为gibco^tmopti-mem^tm，是thermo的产品。

下述实施例中的cas9mrna的产品名称为geneart^tmcrisprnucleasemrna，是invitrogen产品，批号为00556295。

下述实施例中的c57bl/6j小鼠和cd-1小鼠均是北京维通利华实验动物技术有限公司的产品。

实施例1、myo9b基因编辑小鼠模型的构建方法

一、sgrna和cas9mrna准备

1、靶点序列的设计

根据myo9b基因序列(myo9b基因的mrna序列的genbank号为nm_001142322.1，如序列表中序列5所示。其中，序列5第171-6557位所示的dna序列为编码小鼠myo9b蛋白的cds序列)，设计的靶点序列如下：

1#：tggctcgaagcactacgtgc(序列1)；

2#：aggctggcagctcgggccgt(序列2)。

2、sgrna的制备

(1)以espcas9(1.1)质粒(addgene)为模板，采用invitro-sgmyo9b-1#.s和hu6.r引物进行pcr扩增，得到pcr产物，即为体外转录模板1；

以espcas9(1.1)质粒(addgene)为模板，采用invitro-sgmyo9b-2#.s和hu6.r引物进行pcr扩增，得到pcr产物，即为体外转录模板2。

引物序列如下：

invitro-sgmyo9b-1#.s：taatacgactcactatagggtggctcgaagcactacgtgcgttttagagctagaaatag；

invitro-sgmyo9b-2#.s：taatacgactcactatagggaggctggcagctcgggccgtgttttagagctagaaatag；

hu6.r：aaaagcaccgactcggtgcc。

(2)pcr产物经琼脂糖凝胶电泳，然后琼脂糖凝胶dna回收试剂盒回收，再分别以回收的体外转录模板1和体外转录模板2为模板，利用t7体外转录试剂盒(购自ambion公司，货号为am1334)进行体外转录，分别得到sgrna1和sgrna2。

sgrna1序列如下：uggcucgaagcacuacgugcguuuuagagcuagaaauagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugcuuuu(序列3)

sgrna2序列如下：aggcuggcagcucgggccguguuuuagagcuagaaauagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugcuuuu(序列4)。

(3)转录产物经琼脂糖凝胶电泳，然后rna纯化试剂盒回收，再用depc水溶解，得到sgrna1溶液和sgrna2溶液，最后-80℃保存备用。

3、电转混合液的制备

将opti-mem、sgrna1溶液、sgrna2溶液和cas9mrna溶液混匀，得到电转混合液(总体积50μl)，sgrna1、sgrna2和cas9mrna在电转混合液中的终浓度分别为200ng/μl、200ng/μl和400ng/μl。

二、超排卵

8周龄雄性c57bl/6j小鼠1只，8周龄雌性c57bl/6j小鼠3只。雌鼠于第一天14：00腹腔注射孕马血清促性腺激素pmsg(5u/只)，第三天14：00腹腔注射人绒毛膜促性腺激素hcg(5u/只)，然后立即将3只雌鼠与1只雄鼠合笼，第四天8：00-9：00检查雌鼠阴道栓，选取检查到阴栓的雌鼠。

三、受精卵收集及培养

安乐死上述步骤二中检查到阴栓的雌鼠，无菌采集其输卵管，放入一个35mm皮氏培养皿(用m2培养液和透明质酸酶溶液制作的液滴培养基，37℃预温)中，在体视显微镜下将输卵管壶腹部用镊子撕破，将卵丘细胞包围的合子团释放出来，移入透明质酸酶液滴中放置几分钟，收集受精卵，转移到m2液滴培养基中，挑选形态正常的受精卵，在37℃、5％co2条件下培养备用。

四、电转及输卵管内胚胎移植

取45μl上述步骤一中制备的电转混合液加到cuy505p5电极杯中，再加入挑选出的受精卵，测量电阻，使其为0.48-0.52kω，电转，具体参数如下：poringpulse：225v，length1ms，interval50ms，no.4，d.rate10％，polarity+；transferpulse：20v，length50ms，interval50ms，no.5，d.rate10％，polarity+/-。电转后的受精卵转到ksom培养基中，在37℃、5％co2条件下过夜培养，挑选发育到2细胞期的胚胎植入代孕小鼠。

胚胎移植的具体步骤如下：假孕0.5d(当天早晨检查到阴栓)的cd-1雌性小鼠，麻醉后于背部做约1cm切口，暴露卵巢和输卵管，体视显微镜下，将显微注射后培养到2细胞期的胚胎植入输卵管壶腹部，将卵巢和输卵管放回腹腔后缝合，左右两侧输卵管均移植，每只小鼠植入20个2细胞期胚胎。

五、品系建立

1、阳性f0代小鼠的鉴定

1)移植后约20天cd-1小鼠产仔，得到f0代小鼠。f0代小鼠出生后，在3-4周龄时剪尾，并将获得的组织用于基因组dna的提取，同时以野生型c57bl/6j小鼠作为对照。

2)以提取的基因组dna为模板，采用上游引物和下游引物进行pcr扩增，得到pcr产物，并对pcr产物进行测序。引物序列如下：

my09b.dec.s：tctggtatgaactgccttg；

my09b.dec.a：tagtagccatcctcctgag。

测序结果表明：和野生型c57bl/6j小鼠相比，阳性f0代小鼠01^#两条同源染色体中的一条同源染色体上的myo9b基因的第17697-17712位(对应mrna序列的189-204位)所示的大小为16bp的dna片段和第17866-17872位(对应mrna序列的358-364位)所示的大小为7bp的dna片段发生了缺失，另一条染色体没有发生突变(图1)。

和野生型c57bl/6j小鼠相比，阳性f0代小鼠02^#两条同源染色体中的一条同源染色体上的myo9b基因的第17695-17710位(对应mrna序列的187-202位)所示的大小为16bp的dna片段和第17868位(对应mrna序列的360位)所示的碱基g发生了缺失，另一条染色体没有发生突变(图2)。

2、品系的建立

取阳性f0代小鼠01^#建系。具体步骤如下：将阳性f0代小鼠01^#与野生型c57bl/6j小鼠杂交获得f1代小鼠，3-4周龄时，剪尾基因型鉴定筛选与阳性f0代小鼠01^#基因型一致的小鼠，得到f1代杂合小鼠01^#；f1代杂合小鼠01^#之间进行杂交获得f2代小鼠，3-4周龄时，剪尾基因型鉴定筛选出f2代纯合小鼠01^#，f2代纯合小鼠01^#的雌性和雄性即可作为种鼠交配，连续杂交繁殖到f4代，得到f4代纯合小鼠01^#并对其进行基因型鉴定。基因型鉴定引物my09b.dec.s和my09b.dec.a。

和野生型c57bl/6j小鼠相比，f4代纯合小鼠01^#两条同源染色体上的myo9b基因的第17697-17712位所示的大小为16bp的dna片段和第17866-17872所示的大小为7bp的dna片段均发生了缺失。

六、myo9b基因敲除小鼠的功能验证

对野生型c57bl/6j小鼠及myo9b基因敲除小鼠(f4代纯合小鼠01^#)进行恶性胸腔积液模型实验。

1、恶性胸腔积液小鼠模型的构建

基于野生型c57bl/6j小鼠和myo9b基因敲除小鼠(f4代纯合小鼠01^#)按照文献“stathopoulosgtetal.,jnatlcancerinst,2008；stathopoulosgtetal.,amjrespircritcaremed,2010；wuxzetal.,amjrespircellmolbiol,2017”中的方法构建恶性胸腔积液小鼠模型，分别得到野生型mpe小鼠模型和myo9b基因敲除mpe小鼠模型。具体步骤如下：当小鼠进入深麻状态后，用灭菌胶布固定小鼠四肢，使其处于仰卧位，剪去小鼠右前侧胸壁的毛发，然后依次用碘伏和75％的酒精对小鼠右前侧胸壁的皮肤进行消毒。在小鼠剑突右上45°约1cm处将皮肤剪开一处约5mm长的小口，然后钝性逐层分离皮下筋膜和肌肉直至暴露肋骨。向小鼠胸膜腔内接种肿瘤细胞：在直视下用100μl量程的微量注射器抽取50μl小鼠lewis肺癌细胞悬液(1.5*10⁵/只，pbs缓冲液)，并通过肋间隙向小鼠胸膜腔内注入肿瘤细胞悬液。用尼龙线依次缝合肌肉层和表皮层，然后用75％的酒精消毒伤口。最后等待小鼠苏醒，并放回笼中。

2、恶性胸腔积液小鼠模型的胸腔积液量测定

小鼠模型建立14天后，麻醉并处死小鼠，用胶带将小鼠固定于仰卧位，再用75％酒精消毒胸腹部，在腹中线做一“t”型切口，翻开肝脏可见胸膜腔，内有血性胸腔积液(图3)。采用1ml量程的注射器，最小分度值0.01ml。手持注射器，针头穿刺隔膜，小心吸取胸腔积液，排空注射器内气泡，按注射器所示读数，记录胸腔积液体积。

结果如图3所示。结果显示：野生型mpe小鼠模型(n＝10)的胸腔积液量为0.61±0.01ml(mean±sem)，myo9b基因敲除mpe小鼠模型(n＝10)的胸腔积液量为0.26±0.05ml(mean±sem)。与野生型mpe小鼠相比，myo9b基因敲除mpe小鼠模型的胸腔积液量明显较少，差异具有统计学意义(p<0.0001)。说明myo9b基因缺失可以显著降低恶性胸腔积液小鼠的胸腔积液量。

序列表

<110>首都医科大学附属北京朝阳医院

<120>与恶性胸腔积液相关的靶点myo9b及其应用

<160>5

<170>patentinversion3.5

<210>1

<211>20

<212>dna

<213>人工序列(artificialsequence)

<400>1

tggctcgaagcactacgtgc20

<210>2

<211>20

<212>dna

<213>人工序列(artificialsequence)

<400>2

aggctggcagctcgggccgt20

<210>3

<211>20

<212>rna

<213>人工序列(artificialsequence)

<400>3

uggcucgaagcacuacgugcguuuuagagcuagaaauagcaaguuaaaauaaggcuaguc60

cguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugcuuuu100

<210>4

<211>100

<212>rna

<213>人工序列(artificialsequence)

<400>4

aggcuggcagcucgggccguguuuuagagcuagaaauagcaaguuaaaauaaggcuaguc60

cguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugcuuuu100

<210>5

<211>100

<212>dna

<213>人工序列(artificialsequence)

<400>5

ggaagtgaaatcgcacggtgcagcggcgggcgaggctggtcgcttcggggcggggcggcc60

gggagcagcgggcaggctggccggggaccggtggcgcgcagcggccgaggtccagttaca120

ggaggtgtgcacccgccggtgaggtatgctgaggccaggaggccggcagtatgagtgcgc180

acgaggctggcagctcgggccgtcggcagcaggccacctaccacctgcacatctacccgc240

agctgtccagcgctgggagccagacctcatgccgtgtgaccgccaccaaggacagcacaa300

caagcgatgtcatccaggatgtggtggccagcctacacctggatggctcgaagcactacg360

tgctggtggaggtgaaggagtcaggcggggaggagtgggtgttggatgccagcgactcac420

ctgtacaccgagtgctactgtggcctcggcgagctcaggacgagcaccctcaggaggatg480

gctactacttcttgctgcaggaacgcaatgctgatggcagtattcagtacctgcccatac540

agctgctggctcagcctacagctgcatgtcgcctggtagagcgagggctgttgccgaggc600

ctcaagcagactttgatgacctgtgcaacctgccagagctgactgaagccaacctgctgc660

agaacctgaagctgcgcttcatgcagcaaaagatctacacatacgcgggcagcatcctgg720

tggccatcaacccctttaagttcctgcccatttacaaccccaagtatgtgaagatgtatg780

agaaccaacagctgggcaaactggagccacatgtgttcgctctggccgatgtagcctact840

acgccatgctgcgcaagcacgtgaaccagtgtatcgtcatctctggtgagagtggctctg900

gcaagacacagagcaccaacttcctcatccactgcctcacagcgctcagccagaagggct960

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tcctctcagccatcctgtaccttggcaatgtcacctacaagaagagagccacaggccgag1440

atgaaggcctggaggtcggtcctccagaggtgttggacaccctctcccagctcttaaagg1500

taaagcgggagaccctggtggaggtcttaaccaagagaaaaacagttacagtcaatgaca1560

aactcatcctgccttacagcctcagtgaggccataactgcacgagactccatggccaagt1620

ccctatacagtgccctatttgactggattgtgctaaggatcaaccacgccctcctcaaca1680

agaaggacatggaagaggctgtttcctgcttgtccattggcgtcctggacatctttggat1740

ttgaggacttcgaaaggaatagctttgagcagttttgcatcaactatgccaatgagcagt1800

tgcagtactacttcacccagcacatcttcaagctggagcaggaggagtaccagggtgagg1860

gcatctcgtggcacaacattgactacaccgacaacgtgggctgtatccacctcatcagca1920

agaagcccactggcctcttctacctgctggacgaggagagcaacttcccacatgccacaa1980

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caccagtcctggagcccgccttcatcatccagcacttcgcgggcagagtgaaataccaga2100

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gcatgacactgcatgaccgaactaccaagtcactgctgcacctgcacaaaaagaagaagc2640

cacctagcatcagtgcacagttccagacatctcttaacaagctgttggaggcactgggca2700

aggccgagcccttcttcatccgctgcatccgctccaatgccgagaagaaggaactttgct2760

ttgatgatgaactggtgctgcagcaactgcgctacacaggcatgctagagactgtgcgca2820

tccgacgctctggctacagcgccaagtacaccttccaggacttcacggagcagttccagg2880

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agagttggttccgtatggtgctggaacgcaagcactttgtacagatgaagcatgctgcct3120

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tcagccagatggtgtcagagaagcagaaggcagagcaagccagggaggcagcaggaggaa3360

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tgccagctgaaagtcatgagaaagtctccagtagccgagagaagcgagagtcacggcggc3600

aacgagggttggagcatgttgaacgacagaataaacacatccaatcctgcagggaggaga3660

gcagcacccaccgagaaccttccagaagggcaagcctggaaataggggaaagcttccctg3720

agggcacaaagggacccagagaagatggacttgaggcatggactgagaccacagccccct3780

ctagttcaaagcaggcacaggttgtgggagacccacctgggagtcccagtcccgtgcaga3840

ggcccaccaccctggccctagacagtagggttagcccaatgctccccagcagctccctgg3900

aggttagcccagtgctccccagcagctccctggaatcccccaaagataaggacaaggatg3960

agagcagcaccaaggctcaggacaagcccgagagtcccagtggctccacccagatccaac4020

gataccaacacccagacacagagcggctggccactgctgtagagatatggcgaggcaaga4080

agcttgccagtgccgtgctgagccaatccctggacctgagtgagaagcaccgggctacag4140

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agctgtccccagtcaaggtacagacttcagctgaaatcgatggggactttagcagcaaga4260

agccatccatccataagaagaagtcaggagatccatccgctggtcctgatgcaggcctgt4320

ctccaggctcccagggtgactctaaatctgcatttaagcggctcttcctgcacaaagcca4380

aggataagaagcccagcctggagggtgtagaggagacagagagcaatggagggcaggctg4440

cacaggagaccccggccaggaagactctagacgtaccttctagccagcagcaccgccata4500

ccacaggtgagaagcccctaaaagggaagaagaaccgaaatcgcaaagttggccagatca4560

cagtgtccgagaagtggcgagagtcagtgttccgtaagatcactaatgccaatgagctca4620

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