Expression of VEGFR-2 on HaCaT cells is regulated by VEGF and plays an active role in mediating VEGF induced effects

Vascular endothelial growth factor (VEGF) and its receptor VEGFR-2 play important roles in mitogenesis and chemotaxis of endothelial cells. In normal human skin, VEGF is expressed and secreted by epidermal keratinocytes. Emerging data suggest that keratin

Prostate cancer cell-specific VEGF siRNA delivery system using cell targeting peptide conjugated polyplexes

A polymeric gene carrier was developed to deliver vascular endothelial growth factor (VEGF) small interfering RNA (siRNA) for prostate cancer cells in a target-specific manner. Prostate cancer-binding peptide (PCP) was conjugated with polyethylenimine (PEI) via a poly(ethylene glycol) (PEG) linker (PEI-PEG-PCP). The PEI-PEG-PCP conjugate could effectively condense siRNA to form stable polyelectrolyte complexes (polyplexes) with an average diameter of approximately 150 nm in an aqueous solution. VEGF siRNA/PEI-PEG-PCP polyplexes exhibited significantly higher VEGF inhibition efficiency than PCP-unmodified polycationic carriers (PEI-PEG or PEI) in human prostate carcinoma cells (PC-3 cells). The enhanced gene silencing activity of VEGF siRNA/PEI-PEG-PCP was maintained even under serum conditions, owing to the steric stabilization of the polyplexes with hydrophilic PEG grafts. Confocal microscopic studies revealed that the siRNA/PEI-PEG-PCP polyplexes were delivered into PC-3 cells in a PCP ligand-specific manner.

Suppression of zebrafish VEGF gene by cytomegalovirus promoter-driven short hairpin constructs induces vascular development defects and down regulation NRP1 expression

The usage of RNA interference for gene knockdown in zebrafish through expression of the small interfering RNA mediators from DNA vectors has created a lot of excitement in the research community. In this work, the ability of human cytomegalovirus immediate early promoter (CMV promoter)-driven short hairpin RNA (shRNA) expression vector to induce shRNA against vascular endothelial growth factor (VEGF) gene in zebrafish was tested, and its effects on VEGF-mediated vasculogenesis and angiogenesis were evaluated. Altogether four vectors targeting various locations of VEGF gene were constructed, and pSI-V4 was proven to be the most effective one. Microinjection of pSI-V4 into the zebrafish embryos resulted in defective vascular formation and down regulation of VEGF expression. In situ hybridization analysis indicated that silencing VEGF gene expression by pSI-V4 resulted in down regulation of neuropilin-1 (NRP1), a potent VEGF receptor. Knockdown of VEGF expression by morpholino gave the same result. This provided evidence that the VEGF-mediated angiogenesis in zebrafish was in part dependent on NRP1 expression. The results contributed to a better understanding of molecular mechanisms of cardiovascular development and provided a potential promoter for making inducible knockdown in zebrafish.

VEGF gene silencing by cytomegalovirus promoter driven ShRNA expression vector results in vascular development defects in zebrafish

Zebrafish has been generally considered as an excellent model in case of drug screening, disease model establishment, and vertebrate embryonic development study. In this work, the ability of human cytomegalovirus immediate early promoter (CMV promoter)-driven short hairpin RNA (shRNA) expression vector to induce shRNA against VEGF gene in zebrafish was tested, and its effect on vascular development was assed, too. Using RT-qPCR, blood vessel staining, and in situ hybridization, we confirmed certain transcriptional activity and down regulation of gene expression by the vector. In situ hybridization analysis indicated selective inhibition of NRP1 expression in the VEGF gene loss of function model, which might imply in turn that VEGF could not only activate endothelial cells directly but also could contribute to stimulating angiogenesis in vivo by a mechanism that involved up-regulation of its cognate receptor expression in zebrafish. This contributed to a better understanding of molecular mechanisms of cardiovascular development. The system improved the success rate in making inducible knockdown and widened the possibilities for better therapeutic targets in zebrafish.

靶向斑马鱼VEGF的shRNA表达载体的构建及其对斑马鱼胚胎血管发育的影响

血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是一种多功能的细胞因子，其主要作用是促进血管内皮细胞增殖和增加血管通透性，是肿瘤及正常组织血管生成的中心调控因素，以VEGF为靶点的肿瘤血管靶向性治疗成为近几年肿瘤治疗的新途径。RNAi是近年来新发展的一项反向遗传学技术，是一种研究基因功能的有力工具。斑马鱼作为一种重要的模式生物，被广泛用于胚胎的分子发育机制、疾病模型的构建以及药物筛选等研究中。然而在斑马鱼中运用RNAi技术进行基因功能研究是一个相对较新的领域，研究资料较少，并且目前进行的斑马鱼RNAi实验中，siRNA大都是通过化学方法或体外转录合成的。体外合成的siRNA在进入体内后会被降解而无法达到持久阻抑基因表达的目的。因此本研究旨在探讨VEGF特异性siRNA表达载体对斑马鱼VEGF基因的沉默作用，通过分析表型及相关细胞因子的变化，阐明VEGF对斑马鱼胚胎血管生成的影响及作用机制。 研究通过计算机辅助设计软件，针对斑马鱼VEGF mRNA不同位点设计合成了4段含siRNA特异序列的DNA单链，经退火，克隆入pSilencer 4.1-CMV neo载体CMV启动子下游，构建了重组质粒pS1-VEGF、pS2-VEGF、pS3-VEGF及pS4-VEGF。 通过显微注射的方法将载体导入1-2细胞期斑马鱼体内，于胚胎发育的48 h采用RT-PCR的方法检测VEGF基因的表达量，研究不同干扰序列对VEGF基因表达的干涉作用。结果显示，针对不同位点的表达载体对VEGF基因表达的抑制效率有显著差异。它们对VEGF mRNA的抑制率分别为80.5%，42.8%，12.5%，40.7%。通过筛选我们得到了一条具有高效抑制作用的载体pS1-VEGF，该载体的相应序列靶向斑马鱼两个主要异构体VEGF165和VEGF121的共有外显子序列。 形态学检测结果显示，注射了pS1-VEGF的胚胎出现了心包膜水肿、血流速度减慢、循环红细胞堆积等症状。定量碱性磷酸酶染色显示，注射pS1-VEGF能够抑制斑马鱼胚胎新生血管的形成，当注射剂量为0.4 ng时，血管生成的抑制率为31.8%。NBT/BCIP血管染色显示，注射该载体后72 h，50%的斑马鱼肠下静脉、节间血管以及其它血管的发育受到不同程度的抑制。随着注射剂量的加大，血管发育受抑制的情况也随之加重，当注射剂量为1 ng时，只有心脏、头部及卵黄有血液循环。对干扰效果的特异性进行了研究，结果表明pS1-VEGF对斑马鱼内源基因胸苷酸合成酶（thymidylate synthase, TS）基因的表达没有明显的抑制作用。针对TS基因的shRNA表达载体及与斑马鱼没有同源性的对照载体对VEGF基因表达也没有明显的抑制作用。浓度梯度实验表明在0-1.2 ng的范围内干扰效果具有剂量依赖性。 以胚胎整体原位杂交的方法检测质粒对VEGF基因受体NRP1基因表达的影响，发现VEGF特异性shRNA表达载体能够引起NRP1基因表达的降低，说明斑马鱼中VEGF所介导的血管生成作用至少在部分上是依赖于NRP通路所调节的。 本研究工作为进一步研究斑马鱼基因功能、VEGF调控网络提供了一个快速、有效的手段，为阐明斑马鱼的血管生成机制提供了新的资料，为采用RNAi技术，以VEGF为靶点，以斑马鱼为模型对肿瘤进行基因治疗研究奠定了基础。

基于细胞行为的生物学图式形成的离散模型研究

生物学图式及其形成规律一直是生命科学特别是发育生物学的重要课题；同时也是组织工程中实现体外组织构建的核心科学问题之一。长期以来，对生物图式形成的模型研究的根本不足之处是以数理方法为基础的动力学模型研究和生物学背景的结合不够。因此，本文试图遵循生物图式本身的形成过程，寻求一条与生物学相适配的途径，即以哺乳动物组织发育／活组织工程化构建为目标，以细胞行为为基点，以力学一化学藕合作用为介导，以元胞自动机方法为基础，建立生物学图式形成的一个细胞一环境整体离散模型。应用这一整体离散模型，在不同的控制参数下，对盘基网柄菌的聚集图式和杆菌的生长图式进行了系统的分析，对血管发生（vasculogenesis）的自组装图式进行了初步的新的探索，得到了与实验研究定性上一致的结果。提出了“诱导开关”概念，对盘基网柄菌（Dictyostelium discoideu），杆菌（Bacillus）和血管内皮祖细胞（Endothelial Precursor cells，EPC）三种模式生物，分别以cAMP的信号波前，营养微粒，VEGF的浓度梯度等为诱导开关量。在对盘基网柄菌细胞接收到cAMP后分泌和定向迁移形成的聚集图式的模拟中，系统地考察了影响聚集图式的各种控制参数；一个重要的结果表明细胞初始响应间期对形成的聚集模式有十分显著的影响；引入聚集速度、回转半径、盒质量分布系数等概念对盘基网柄菌的聚集图式进行了一些定量描述的探索。在对杆菌因代谢、增殖、凋亡／衰亡而形成的生长图式的模拟中，系统地定量地分析了在初始营养浓度、营养／代谢物扩散快慢、代谢抑制三者藕合作用下的生长图式；引入定向流动边界，考察了杆菌向营养入口方向的优势生长。在对血管内皮祖细胞经vEGF分子浓度梯度场的诱导进行定向迁移，分化为血管内皮细胞，并自组装形成网状的原初毛细血管丛的模拟中，建立了一个微血管发生自组装图式的新的离散模型，为以后加入力与内皮细胞的相互作用以及血管再生等构建了一个前期模型框架；初步考察了细胞的浓度，细胞分泌vEGF分子的周期，vEGF分子的扩散时间尺度等对血管发生图式的影响因素。

Immunolocalization and expression of vascular endothelial growth factor receptors (VEGFRs) and neuropilins (NRPs) on Keratinocytes in human epidermis

Vascular endothelial growth factor (VEGF) plays an important role in normal and pathological angiogenesis. VEGF receptors (VEGFRs, including VEGFR-1, VEGFR-2, and VEGFR-3) and neuropilins (NRPs, including NRP-1 and NRF-2) are high-affinity receptors for V

蛇毒血管内皮生长因子及丝氨酸蛋白酶类似物的研究

蝰科蛇毒中含有丰富的具有血管通透增强活性的蛋白组分，本论文结合生物化学与分子生物学手段对几种毒蛇的蛇毒血管内皮生长因子进行了研究。其中，从云南产菜花烙铁头（Trimeresurus jerdonii）蛇毒中分离得到一个血管内皮生长因子，TjsvVEGF，并研究了其活性与受体结合特性的关系。同时，对圆斑蝰蛇、蝮蛇、山烙铁头和竹叶青等几种蛇的svVEGFs进行了分子生物学研究。此外，我们还分离到了一个蛇毒丝氨酸蛋白酶类似物,TjsvSPH,还对该蛋白的理化性质进行了初步研究。 TjsvVEGF是一个表观分子量为29 kDa的二聚体蛋白，由两个相同大小的亚基组成。活性实验表明，它在10ng的剂量下即可明显提高血管通透性，活性强度与VEGF165相当。虽然TjsvVEGF的氨基酸序列与TfsvVEGF和Pm-VEGF具有较高的相似性，但是它们的受体结合特性却有很大差异。TjsvVEGF与VEGFR-1的结合能力很弱，而对VEGR-2有很高的亲和力。这说明，TjsvVEGF的活性主要是VEGFR-2介导的。最后，我们对导致TjsvVEGF对VEGFR-1低亲和力的原因进行了探讨。 利用PCR方法，我们从圆斑蝰蛇毒腺中得到了三种svVEGFs蛋白编码区长短不一的cDNA序列，其差异是由cDNA链中一段富含AG（3’拼接接受位点）的区段发生了核苷酸缺失产生的。蛋白编码区核苷酸的缺失导致其编码的三种svVEGF蛋白N末端的氨基酸序列和长短均产生较大差异。因此我们推测，蝰属svVEGFs蛋白N末端普遍较短可能是编码它们的mRNA前体对3’拼接点的不同选择产生的。同时，通过对cDNAs推导的氨基酸序列分析发现，蝮蛇svVEGF和山烙铁头svVEGF在与受体结合相关的多个重要位点上发生了氨基酸替换，提示它们是研究svVEGFs与VEGFR结合机制的良好材料。 通过分子筛、离子交换和亲和层析等方法，我们还从菜花烙铁头蛇毒中得到了一个不具有酶活性的丝氨酸蛋白酶类似物，命名为：TjsvSPH。内肽序列测定结果表明，TjsvSPH三联体结构中的组氨酸已突变为精氨酸，这很可能是导致其失去蛋白水解酶活性的主要原因。活性检测验表明，与许多已发现的蛇毒活性组分不同，TjsvSPH不具有蛋白水解酶活性，不能引起血小板聚集，也不抑制ADP和凝血酶诱导的血小板聚集。它对人血浆的复钙时间也没有影响。TjsvSPH的氨基酸序列与典型蛇毒丝氨酸蛋白酶Halystase和Calobin有约77％的一致性。它与同科属来源的蛇毒丝氨酸蛋白酶类似物氨基酸序列相似性高达92％以上，与不同科属的也有约74％以上的相似性。通过对Genbank中六种毒蛇所有丝氨酸蛋白酶及其类似物进化分析，我们推测，蛇毒丝氨酸蛋白酶类似物很可能是由蛇毒丝氨酸蛋白酶进化而来，并在进化过程中形成了一类独特的蛋白质。

白喉毒素-血管内皮生长因子突变体融合毒素的研究

本研究旨在利用突变后的血管内皮生长因子（VEGF）与白喉毒素（DT）构建靶向毒素，使其特异性地杀伤肿瘤血管，达到阻断血管增生，切断肿瘤的血液供应的目的。首先通过基因工程技术从白喉杆菌中提取基因组DNA，扩增出其中的DTC区、T区基因。并运用不同的突变方法，构建了四个VEGF的突变体。即VEGF R82A，K84A，H86A突变，VEGF D63A，E64A，E67A突变，和截去了肝素结合区和NP-l（neuropilin-l）受体结合区的VEGF R82A，K84A，H86A突变和VEGF D63A，E64A，E67A突变。以这些突变体的编码基因与DT的T区、C区基因制成四个融合基因，并在大肠杆菌中表达、纯化、复性。以相似条件下制备的不加VEGF突变体的DTT区、C区蛋白为阴性对照，以VEGFR-l＋和VEGFR-2＋的Lovo细胞和VEGFR-l＋VEGFR-2-的SMMC-7721细胞做细胞实验。制成的四个融合毒素中有三个通过细胞学检验，具有靶向杀伤作用。特异性结合VEGFR-1受体的蛋白PmV8D、PsmVSD既可以抑制VEGFR-1+、VEGFR-2-的肝癌细胞SMMC-7721又可以抑制VEGFR-1+、VEGFR-2＋的结肠癌细胞Lovo。而不带VEGF突变体的DT391无抑制作用。特异性结合VEGFRZ受体的蛋白PmV6D可以抑制VEGFR-1+、VEGFR-2＋结肠癌细胞Lovo的生长，但不可以抑制VEGFR-1＋，VEGFR-2-的肝癌细胞SMMC-7721。受体结合力过弱的PsmV6D不对细胞的生长产生任何影响。

杀伤血管内皮生长因子受体1阳性细胞的靶向毒素

白喉毒素(diphtheria toxin DT) 是棒状白喉杆菌被茁噬菌体感染后分泌的一种外毒素. 它可以阻断真核细胞的蛋白质合成,杀死细胞. 血管内皮生长因子(VEGF) 的R82A,K84A,H86A突变体可以和肿瘤血管上高表达的VEGF受体1 (VEGFR-1) 特异性结合. 首先从白喉杆菌中提取基因组DNA,扩增出白喉毒素C区、T区基因. 并运用点突变技术,制成VEGF的R82A,K84A,H86A突变体. 利用这个可以和肿瘤血管上特异性受体相结合的VEGF的突变体,代替白喉毒素上的受体结合区,制成了针对VEGFR-1的靶向融合毒素——DT391-mVEGF. 以去除了受体结合区的DT391为阴性对照,细胞实验表明,融合毒素对VEGFR-1阳性的肿瘤细胞有特异性杀伤作用.

特异性结合血管内皮生长因子受体2的融合毒素

目的制备特异性结合血管内皮生长因子受体2(vascular endothelial growth factor receptor-2,VEGFR-2)的融合蛋白,阻断新生肿瘤血管内皮细胞和某些VEGFR-2阳性肿瘤细胞内的蛋白合成,引起细胞死亡。方法运用基因定点突变技术,制成VEGF D63A、E64A、E67A突变体。利用这个可以和VEGFR-2特异性结合的VEGF突变体,代替白喉毒素上的受体结合区,制成了特异性结合VEGFR-2的融合蛋白。结果以去除了受体结合区的DT391作为对照,以VEGFR-2阳性肿瘤细胞做实验,验证了这个融合毒素对VEGFR-2阳性细胞的选择性杀伤作用。结论制备了特异性杀伤血管内皮生长因子受体2阳性细胞的融合毒素。

用改进的重叠PCR引入血管内皮生长因子基因突变

血管内皮生长因子 (vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)的PCR产物克隆于T载体上 ,经转化JM1 0 9感受态菌株后 ,随机挑取 8个白斑菌落 ,混合后制成混合模板 .采用 3条引物 ,做两轮重叠PCR反应 ,获得了VEGF的突变基因 ,经PCR鉴定 ,酶切鉴定和测序分析表明所得基因为目的产物 .实践证明这种突变方法简单快速 ,为下一步实验大量引入突变奠定了实验基础

A novel polypeptide from shark cartilage with potent anti-angiogenic activity

Using guanidine-HCl extraction, acetone precipitation, ultra-filtration and chromatography, a novel polypeptide with potent anti-angiogenic activity was purified from cartilage of the shark, Prionace glauca. N-terminal amino acid sequence analysis and SDS-PAGE revealed that the substance is a novel polypeptide with MW 15500 (PG155). The anti-angiogenic effects of PG155 were evaluated using zebrafish embryos model in vivo. Treatment of the embryos with 20 mu g/ml PG155 resulted in a significant reduction in the growth of subintestinal vessels (SIVs). A higher dose resulted in almost complete inhibition of SIV growth, as observed by endogenous alkaline phosphatase (EAP) staining assay. An in vitro transwell experiment revealed that the polypeptide inhibited vascular endothelial growth factor (VEGF) induced migration and tubulogenesis of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). Exposure of HUVECs in 20 mu g/ml PG155 significantly decreased the density of migrated cells. Almost complete inhibition of cell migration was found when HUVECs were treated with 40-80 mu g/ml PG155. PG155 (20 mu g/ml) markedly inhibited the tube formation of HUVECs and a dose-dependent effect was also found when treatment of HUVECs with PG155 at the concentration from 20 to 160 mu g/ml.

鲨鱼软骨抗血管生成多肽的分离纯化及其生物活性

以血管生成为靶点的抗肿瘤策略是抗肿瘤领域的研究热点，目前已经发现许多天然和化学合成的抗血管生成药物。鲨鱼软骨作为抗新生血管生成因子的重要来源的研究已有20多年的历史，很多研究显示鲨鱼软骨提取物有抗血管生成活性。但鲨鱼软骨活性多肽的完整分子结构一直未见报道；鲨鱼软骨活性多肽干扰血管生成通路的信号途径尚不明确。 本文应用盐酸胍抽提、丙酮分级沉淀、超滤、凝胶层析等分离技术，从青鲨（Prionace glauca）软骨中分离纯化并鉴定了一种新的具有抗新生血管生成活性的多肽。经SDS-PAGE和N-末端氨基酸序列分析显示，该多肽分子量为15500 Da，采用蛋白数据库分析表明该多肽是一种新发现的鲨鱼软骨多肽（Polypeptide from Prionace glauca，PG155）。 体外实验显示，PG155抑制内皮细胞生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）介导的人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cell ，HUVEC）迁移和管腔形成，并呈剂量依赖关系。200 μg/ml PG155对牛主动脉内皮细胞（Bovine Aortic Endothelial Cells，BAECs）和HUVECs及以下癌细胞，包括人肝癌细胞（human hepatoma Bel-7402 cells，Bel-7402）、 口腔上皮癌细胞（human oral epidermoid carcinoma KB cells ，KB）、人结肠癌细胞（human colon cancer HCT-18 cells，HCT-18）和人乳腺癌细胞（human breast MCF7 cancer cells ，MCF7）的增殖均无抑制作用，说明PG155无细胞毒作用。20 μg/ml PG155显著抑制HUVEC的迁移和管腔形成；40-80 μg/ml PG155 对VEGF 介导的HUVEC的迁移和管腔形成几乎完全抑制。 体内实验显示，PG155显著抑制斑马鱼胚胎模型新生血管生成，并呈剂量依赖关系。形态学观察表明PG155显著抑制斑马鱼胚胎肠下静脉（subintestinal vessels， SIVs）的生长，随着浓度的升高SIVs的生长可受到完全抑制。碱性磷酸酶染色分析显示，在一定浓度范围内，PG155随着浓度的升高对斑马鱼胚胎整体血管生成抑制作用依次增强。160 μg/ml PG155会引起斑马鱼胚胎心脏功能障碍。 由海洋生物中发现新的肿瘤新生血管生成抑制剂国内外的报道较少，我们的工作表明鲨鱼软骨可作为血管生成抑制剂的重要来源，鲨鱼软骨活性多肽PG155由于具有极低的细胞毒作用，并能抑制VEGF介导的血管生成过程，有希望成为一类新型抗肿瘤药物。