一种人胚胎干细胞的构建方法与流程

1.本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种人胚胎干细胞的构建方法。


背景技术：

2.多能性干细胞具有能在体外培养环境中无限分裂增殖以及在特定诱导条件下定向分化为三胚层来源的所有细胞类型的能力，因此，在再生医学的未来发展中被给予了厚望。早在十年前，thomson(thomson et al.,1998)与reubinoff(reubinoff et al.,2000)教授等人便率先开始建立并分化人类胚胎干细胞系。在他们的研究基础上，更多的科学家开展了应用多能性干细胞作为功能性细胞来源，修复受损组织功能与治疗退行性疾病的研究。在动物模型当中，分化后的胚胎干细胞表现出了对脊髓损伤(soundararajan et al.,2007)、糖尿病(liu and lee,2012)、帕金森氏病(barberi et al.,2003)、肝衰竭(soto-gutierrez et al.,2006)等疾病的治疗能力。尽管有这些令人振奋的研究结果，与多能干细胞移植物相关的免疫排斥问题尚未有良好的解决方案，这已经成为了未来细胞替代疗法的最大临床应用障碍之一。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种人胚胎干细胞的构建方法，用于解决现有技术中的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种人胚胎干细胞的构建方法，所述构建方法包括：将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g1融合蛋白的多核苷酸，所述b2m-hla-g1融合蛋白包括第一b2m片段和hla-g1片段，整合获得的人胚胎干细胞不表达游离的b2m蛋白。
5.在本发明一些实施方式中，所述hla-g1片段包括：
6.a)氨基酸序列如seq id no.1所示的多肽片段；或，
7.b)氨基酸序列与seq id no.1具有90％以上序列一致性且具有a)限定的多肽片段的功能的多肽片段。
8.在本发明一些实施方式中，所述第一b2m片段包括：
9.c)氨基酸序列如seq id no.2所示的多肽片段；或，
10.d)氨基酸序列与seq id no.2具有90％以上序列一致性且具有a)限定的多肽片段的功能的多肽片段。
11.在本发明一些实施方式中，所述b2m-hla-g1融合蛋白还包括位于第一b2m片段和hla-g1片段之间的第一柔性连接肽段；
12.和/或，所述b2m-hla-g1融合蛋白自n端至c端依次包括第一b2m片段和hla-g1片段，所述b2m-hla-g1融合蛋白包括氨基酸序列如seq id no.4所示的多肽片段。
13.在本发明一些实施方式中，将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g1融合蛋白的多核苷酸的方法具体包括：将hla-g1片段的编码基因与人胚胎干细胞中内源
性的b2m基因融合，优选为将hla-g1片段的编码基因替换位于内源b2m基因外显子3中的终止密码子。
14.在本发明一些实施方式中，所述构建方法还包括：将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g5融合蛋白的多核苷酸，所述b2m-hla-g5融合蛋白包括第二b2m片段和hla-g5片段。
15.在本发明一些实施方式中，所述第二b2m片段包括：
16.e)氨基酸序列如seq id no.5所示的多肽片段；或，
17.f)氨基酸序列与seq id no.5具有90％以上序列一致性且具有c)限定的多肽片段的功能的多肽片段。
18.在本发明一些实施方式中，所述hla-g5片段包括：
19.g)氨基酸序列如seq id no.6所示的多肽片段；或，
20.h)氨基酸序列与seq id no.6具有90％以上序列一致性且具有e)限定的多肽片段的功能的多肽片段。
21.在本发明一些实施方式中，所述b2m-hla-g5融合蛋白还包括位于第二b2m片段和hla-g5片段之间的第二柔性连接肽段；
22.和/或，所述b2m-hla-g5融合蛋白自n端至c端依次包括第二b2m片段和hla-g5片段，所述b2m-hla-g5融合蛋白包括氨基酸序列如seq id no.8所示的多肽片段。
23.在本发明一些实施方式中，将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g5融合蛋白的多核苷酸的方法具体包括：通过慢病毒载体将编码b2m-hla-g5融合蛋白的多核苷酸整合入人胚胎干细胞的基因组。
24.本发明另一方面提供一种人胚胎干细胞，由上述的人胚胎干细胞的构建方法构建获得。
附图说明
25.图1显示为本发明所构建的b2m
null
，b2m
mhlag
，b2m
m/shlag
hescs细胞系及相关验证实验示意图。其中，(a)为逐步构建b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
细胞系系的基因编辑策略示意图；(b)为敲除b2m基因的双grna基因编辑策略示意图，切割位点由剪刀和箭头指出，pam序列为紫色，用于基因组pcr的设计引物的位置显示为三角形；(c)为双grna基因编辑方案敲除b2m实验中所获得的7个抗药型细胞克隆的基因组pcr结果示意图，其中，双等位基因缺失的克隆标记为红色，使用的引物在(b)中指出；(d)为在b2m基因座中敲入hla-g1的基因编辑策略示意图，用于基因组pcr的引物显示为三角形，设计用于southern blot的探针显示为黑线；(e)为hla-g1敲入实验中获得的5个细胞克隆的基因组dnapcr结果示意图，纯合子敲入细胞系标记为红色，所用的引物在(d)中指示；(f)为southern blot结果示意图，证明了在(e)中所示的细胞克隆4中，hla-g1被精确的整合进了b2m基因中，且在基因组其他位点未发现整合，所使用的探针在(d)中标出。
26.图2显示为本发明所构建的b2m
null
与b2m
mhlag
细胞系脱靶现象验证结果示意图。其中，(a)为b2m
null
hescs结果示意图，其中，靶向b2m的grna1和grna2各自的5个预测脱靶位点均未发现dna突变；(b)为b2m
mhlag
hescs结果示意图，其中，靶向b2m的grna3的所有5个预测脱靶位点均未发现dna突变。
27.图3显示为本发明wt，b2mnull，b2mmhlag与b2mm/shlag细胞系中b2m与hla i蛋白质表达情况示意图。其中，(a)为在加入(橙色)或不加(浅蓝色)ifn-γ刺激的情况下，使用流式细胞术检测b2m，hla-g，hla-a*03(存在于wt h9细胞中)和hla-bc蛋白质的表达示意图，其中，假阳性对照组红色，每种hescs细胞系用胰蛋白酶消化，以形成单细胞悬液进行流式细胞检测；(b)为western blot实验结果示意图，证实了b2mm/shlag hescs可以表达和分泌hla-g5蛋白质。
28.图4显示为本发明wt，b2mnull，b2mmhlag与b2mm/shlag细胞系分化产生的心肌细胞中，hla i与心肌特异性表达基因的表达情况示意图。其中，(a)为wt，b2mnull，b2mmhlag和b2mm/shlag hescs来源的心肌细胞中心肌特异性基因的表达情况示意图。(b)为免疫染色显示了在wt，b2mnull，b2mmhlag和b2mm/shlag hescs来源的心肌细胞中tnnt2的表达情况示意图。(c)为流式细胞检验结果示意图，显示不同hescs来源的心肌细胞中b2m，hla-g，hla-a*03和hla-bc的表达情况。
29.图5显示为本发明针对不同基因型hescs及其分化细胞的免疫反应结果示意图。其中，(a)为通过流式细胞术分析与wt，b2mnull，b2mmhlag和b2mm/shlag hescs分化的心肌细胞共培养的同种异体pbmc中的cfse信号结果示意图，与pha共培养的pbmc用作阳性对照，加ifn-γ组是指在mlr之前用ifn-γ处理心肌细胞48小时；(b)为收集与wt，b2mnull，b2mmhlag和b2mm/shlag hescs分化的心肌细胞共培养的pbmc的上清液，用于检测上清液中ifn-γ的浓度，加ifn-γ组，是指在与pbmc共培养之前，用ifn-γ处理心肌细胞48小时；数据表示为三个独立实验的平均值
±
sem。**p<0.01，两末端student`s t检验，nd，未检测到；(c)为收集与wt，b2mnull，b2mmhlag和b2mm/shlag hescs共培养的nk-92上清液，用于检测上清液中ifn-γ的浓度，数据表示为三个独立实验的平均值
±
sem，*p<0.05，**p<0.01表示指定基因型hescs与野生型hescs组比较，$p<0.05表示b2mmhlag hescs与b2mm/shlag hescs组比较，两末端student`s t检验；(d)为在b2mm/shlag hescs条件培养基与rpmi-1640中共培养nk-92与wt hescs，检测上清液中ifn-γ的浓度，数据表示为三个独立实验的平均值
±
sem，**p<0.01，两末端student`s t检验。
30.图6显示为本发明由b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hesc分化得到的畸胎瘤在体内不受同种异体免疫排斥的影响结果示意图。其中，(a)为针对hla抗原诱发同种异体pbmc免疫排斥反应体内实验方案的示意图；(b)为将wt，b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs细胞注射到m-nsg小鼠皮下(每个部位大约2
×
106个细胞)。一个月后，一半数量的小鼠移植已经激活的同种异体pbmc。两周后，回收畸胎瘤并用相应抗体染色。通过抗cd3抗体鉴定t细胞，并将cd3-cd56

细胞认定为nk细胞。细胞核用dapi染色。使用同等条件对m-nsg小鼠中注射相同体积pbs的畸胎瘤进行染色，作为阴性对照。比例尺，50μm。每组n＝3；(c)对浸润畸胎瘤的t细胞和nk细胞进行计数。对三个随机选择的视野中的cd3

和cd3-cd56

细胞进行计数。数据表示为三个独立实验的平均值
±
sem。*p<0.05，未配对的两尾学生t检验；(d)为通过qpcr分析在pbmc注射后第14天收获的wt(n＝3)，b2m
null
(n＝3)，b2m
mhlag
(n＝4)和b2m
m/shlag
(n＝4)畸胎瘤中il-2mrna的表达量。数据表示为三个独立实验的平均值
±
sem。*p<0.05，未配对的两尾学生t检验。
具体实施方式
31.为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容容易地了解本技术发明的其他优点及功效。
32.本发明发明人经过大量实践研究，发现将胚胎干细胞整合hla-g1片段和/或hla-g5片段以后，可以使细胞不被cd8

t细胞识别，避免cd8

t的排斥，还可以抑制nk细胞、抗原递呈细胞等淋巴细胞参与的免疫排斥作用，从而更加高效的抑制同种异体免疫排斥反应，在此基础上完成了本发明。
33.本发明第一方面提供一种人胚胎干细胞的构建方法，所述构建方法包括：将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g1融合蛋白的多核苷酸，所述b2m-hla-g1融合蛋白包括b2m片段和hla-g1片段，整合获得的人胚胎干细胞不表达游离的b2m蛋白。通过将胚胎干细胞整合hla-g1片段以后，能够成功表达b2m-hla-g1融合蛋白，且不表达游离的b2m蛋白(即单独地、未进行融合的b2m蛋白)，b2m-hla-g1融合蛋白质可以到达细胞膜表面，且该蛋白地表达受到内源性b2m基因启动子调控，从而可以使细胞不被cd8

t细胞识别，避免cd8

t的排斥，从而可以有效阻止同种异体细胞免疫排斥。
34.本技术中，所使用的人胚胎干细胞可以是利用未经过体内发育的受精14天以内的人类胚胎分离或者获取的，例如，可以是商用的h9 hesc细胞系。
35.本发明所提供的构建方法中，所述hla-g1片段的编码基因可以包括hla-g1的重链阅读框的编码序列，所述hla-g1片段可以包括：
36.a)氨基酸序列如seq id no.1所示的多肽片段；或，
37.b)氨基酸序列与seq id no.1具有90％以上序列一致性且具有a)限定的多肽片段的功能的多肽片段。具体的，所述b)中的氨基酸序列具体指：如seq id no.1所示的氨基酸序列经过取代、缺失或者添加一个或多个(具体可以是1-50、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，或者在n-末端和/或c-末端添加一个或多个(具体可以是1-50个、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，且具有氨基酸如seq id no.1所示的多肽片段的功能的多肽片段。例如，所述hla-g1片段通常具有完整的α重链结构，与经典型hla i分子不同，其主要具有免疫抑制的功能(例如，可以与抑制性受体相结合从而可以调控b细胞、t细胞、nk细胞和apc细胞介导的免疫反应等，这些抑制性受体主要包括ilt2/cd85j/lilrb1，ilt4/cd85d/lilrb2，和kir2dl4/cd158d等)。所述b)中的氨基酸序列可与seq id no.1具有90％、93％、95％、97％、或99％以上的一致性(sequence identity)。所述hla-g1片段通常来源于人。
38.本技术中，序列一致性(sequence identity)指参与对比的序列中相同残基的百分比。可采用本领域周知的计算软件计算两条或多条目的序列的序列一致性，这些软件可获自如ncbi。
39.本发明所提供的构建方法中，所述第一b2m片段可以包括：
40.c)氨基酸序列如seq id no.2所示的多肽片段；或，
41.d)氨基酸序列与seq id no.2具有90％以上序列一致性且具有c)限定的多肽片段的功能的多肽片段。具体的，所述d)中的氨基酸序列具体指：如seq id no.2所示的氨基酸序列经过取代、缺失或者添加一个或多个(具体可以是1-50、1-30个、1-20个、1-10个、1-5
个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，或者在n-末端和/或c-末端添加一个或多个(具体可以是1-50个、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，且具有氨基酸如seq id no.2所示的多肽片段的功能的多肽片段。例如，所述第一b2m片段通常具有β折叠的片状结构，其主要具有与主要组织相容性复合物(mhc)i类重链通过非共价键结合的功能。所述d)中的氨基酸序列可与seq id no.2具有90％、93％、95％、97％、或99％以上的一致性(sequence identity)。所述第一b2m片段通常来源于人。
42.本发明所提供的构建方法中，所述b2m-hla-g1融合蛋白还可以包括第一柔性连接肽段，所述第一柔性连接肽段通常位于hla-g1片段和第一b2m片段之间。所述第一柔性连接肽段通常可以为一段长度合适的由甘氨酸(g)、丝氨酸(s)和/或丙氨酸(a)构成的柔性多肽，从而使相邻的蛋白质结构域可相对于彼此自由移动，例如，所述第一柔性连接肽段的氨基酸序列可以包括如(gs)n、(ggs)n、(ggsg)n、(gggs)na、(ggggs)na、(gggga)na、(ggggg)na等序列，其中，n选自1-10之间的整数。在本发明一具体实施例中，所述第一柔性连接肽段的氨基酸序列的长度可以为5-26。在本发明一具体实施例中，所述第一柔性连接肽段可以包括氨基酸序列如seq id no.3所示的多肽片段。在本发明另一具体实施例中，所述b2m-hla-g1融合蛋白自n端至c端依次包括第一b2m片段和hla-g1片段，所述b2m-hla-g1融合蛋白包括氨基酸序列如seq id no.4所示的多肽片段。
43.glyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyser(seq id no.3)
44.本发明所提供的构建方法中，将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g1融合蛋白的多核苷酸的方法具体可以包括：将hla-g1片段的编码基因与人胚胎干细胞中内源性的b2m基因融合。所述内源性的b2m基因的具体信息可以参照chr15:44,715,509-44,717,171grch38/hg38 human assembly。在本发明一具体实施例中，可以将hla-g1片段的编码基因替换位于内源b2m基因外显子3中的终止密码子。
45.本发明所提供的构建方法中，所述构建方法还可以包括：将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g5融合蛋白的多核苷酸，所述b2m-hla-g5融合蛋白包括第二b2m片段和hla-g5片段。构建获得的人胚胎干细胞可以成功表达分泌型b2m-hla-g5融合蛋白，从而可以在有效避免cd8 t排斥的同时，还可以抑制nk细胞，抗原递呈细胞等淋巴细胞参与的免疫排斥作用，从而更加高效的抑制同种异体免疫排斥反应。
46.本发明所提供的构建方法中，所述第二b2m片段可以包括：
47.e)氨基酸序列如seq id no.5所示的多肽片段；或，
48.f)氨基酸序列与seq id no.5具有90％以上序列一致性且具有e)限定的多肽片段的功能的多肽片段。具体的，所述f)中的氨基酸序列具体指：如seq id no.5所示的氨基酸序列经过取代、缺失或者添加一个或多个(具体可以是1-50、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，或者在n-末端和/或c-末端添加一个或多个(具体可以是1-50个、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，且具有氨基酸如seq id no.5所示的多肽片段的功能的多肽片段。例如，所述第二b2m片段通常具有β折叠的片状结构，其主要具有与主要组织相容性复合物(mhc)i类重链通过非共价键结合的功能。所述f)中的氨基酸序列可与seq id no.5具有90％、93％、95％、97％、或99％以上的一致性(sequence identity)。所述第二b2m片段通常来源于人。
49.本发明所提供的构建方法中，所述hla-g5片段包括：
50.g)氨基酸序列如seq id no.6所示的多肽片段；或，
51.h)氨基酸序列与seq id no.6具有90％以上序列一致性且具有g)限定的多肽片段的功能的多肽片段。具体的，所述h)中的氨基酸序列具体指：如seq id no.6所示的氨基酸序列经过取代、缺失或者添加一个或多个(具体可以是1-50、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，或者在n-末端和/或c-末端添加一个或多个(具体可以是1-50个、1-30个、1-20个、1-10个、1-5个、1-3个、1个、2个、或3个)氨基酸而得到的，且具有氨基酸如seq id no.6所示的多肽片段的功能的多肽片段。例如，所述hla-g5片段通常具有完整的α重链胞外结构，与经典型hla i分子不同，其主要具有免疫抑制的功能(例如，可以与抑制性受体相结合从而可以调控b细胞、t细胞、nk细胞和apc细胞介导的免疫反应等，这些抑制性受体主要包括ilt2/cd85j/lilrb1，ilt4/cd85d/lilrb2，和kir2dl4/cd158d等)。所述h)中的氨基酸序列可与seq id no.6具有90％、93％、95％、97％、或99％以上的一致性(sequence identity)。所述hla-g5片段通常来源于人。
52.本发明所提供的构建方法中，所述b2m-hla-g5融合蛋白还可以包括第二柔性连接肽段，所述第二柔性连接肽段通常位于hla-g5片段和第二b2m片段之间。所述第二柔性连接肽段通常可以为一段长度合适的由甘氨酸(g)、丝氨酸(s)和/或丙氨酸(a)构成的柔性多肽，从而使相邻的蛋白质结构域可相对于彼此自由移动，例如，所述第二柔性连接肽段的氨基酸序列可以包括如(gs)n、(ggs)n、(ggsg)n、(gggs)na、(ggggs)na、(gggga)na、(ggggg)na等序列，其中，n选自1-10之间的整数。在本发明一具体实施例中，所述第二柔性连接肽段的氨基酸序列的长度可以为5-26。在本发明一具体实施例中，所述第二柔性连接肽段可以包括氨基酸序列如seq id no.7所示的多肽片段。在本发明另一具体实施例中，所述b2m-hla-g5融合蛋白自n端至c端依次包括第二b2m片段和hla-g5片段，所述b2m-hla-g5融合蛋白包括氨基酸序列如seq id no.8所示的多肽片段。
53.glyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyser(seq id no.7)
54.本发明所提供的构建方法中，将人胚胎干细胞的基因组中整合外源的编码b2m-hla-g5融合蛋白的多核苷酸的方法具体可以包括：通过慢病毒载体将编码b2m-hla-g5融合蛋白的多核苷酸整合入人胚胎干细胞的基因组，使其可以表达b2m-hla-g5融合蛋白。
55.本发明第二方面提供一种人胚胎干细胞，由本发明第一方面所提供的人胚胎干细胞的构建方法构建获得。
56.本发明所提供的人胚胎干细胞的构建方法可以构建成功地在人类胚胎干细胞地两个内源性b2m位点整合了hla-g1片段序列，并且通过慢病毒载体将编码b2m-hla-g5融合蛋白的序列整合入了人胚胎干细胞的基因组中。构建获得的人胚胎干细胞细胞系内源性hla-a，b，c蛋白无法到达细胞膜表面，因此该细胞系不能被cd8

t细胞识别，可以有效阻止同种异体细胞免疫排斥，且胚胎干细胞的多能性以及增殖的能力并未受到影响，依然可以作为未来细胞移植的目的细胞来源。此外，细胞系可以成功表达b2m-hla-g1融合蛋白，该蛋白质可以到达细胞膜表面，且该蛋白地表达受到内源性b2m基因启动子调控。此外，能够进一步成功表达分泌型b2m-hla-g5融合蛋白的细胞系可以在有效避免cd8

t排斥的同时，还可以抑制nk细胞，抗原递呈细胞等淋巴细胞参与的免疫排斥作用，从而更加高效的抑制同
种异体免疫排斥反应。
57.下面通过实施例对本技术的发明予以进一步说明，但并不因此而限制本技术的范围。
58.实施例1
59.通过双grna基因编辑系统构建双等位b2m基因缺失的hescs细胞系
60.双grna基因编辑策略能够高效、特异性地敲除双等位基因，并且被切断的dna主要通过直接末端连接进行修复而不会引入核苷酸地插入或缺失(liu et al.,2016)。为了敲除人类胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hescs)中的b2m基因，设计两个相邻的grna，一个位于b2m基因外显子2的上游，另一个位于外显子3的下游(图1a和图1b)，具体序列分别如表1中的b2m grna 1、b2m grna 2所示。绝大部分成熟的b2m蛋白由该靶向序列编码。
61.表1
[0062][0063]
将两个grna载体(addgene#41824)，cag启动子驱动的cas9-p2a-gfp载体(addgene#44719)与瞬时表达嘌呤霉素的载体(seq id no.14)一起共同电转到h9 hesc(由美国威斯康星大学张素春教授实验室提供)中。经过嘌呤霉素筛选后，挑选抗性细胞克隆并扩增以进行基因组dna pcr分析，在被挑选出来的克隆中有28.6％(2/7)是双等位基因dna缺失(b2m
null
hescs)，而选择的克隆中有57.1％(4/7)是单等位基因dna缺失(图1c)。为了检验这两条grna诱发的潜在脱靶作用，使用sanger测序分析了由张锋教授实验室设计的在线程序(http://crispr.mit.edu/)预测的潜在脱靶位点的dna完整性。结果显示，b2mnull hesc中每条grna的五个主要可疑脱靶位点dna均保持完整(图2a)。
[0064]
实施例2
[0065]
构建表达hla-g1，hla-g5 hescs细胞系
[0066]
设计了两种表达hla-g蛋白质的hescs细胞系(图1a)。在b2mmhlag hescs中，hla-g1重链通过柔性(g4s)4连接肽段与内源性b2m蛋白质融合。为了用编码hla-g1重链阅读框和柔性(g4s)4连接肽段的序列替换位于内源b2m基因外显子3中的终止密码子，设计跨越b2m终止密码子的b2m grna3(参见表1)，这样成功实现敲入的基因位点将不能被b2m grna3结合，从而提高了建立纯合子敲入细胞系的效率。将cag启动子驱动的cas9载体(同实施例1)，重组供体(seq id no.9)，b2m grna3载体(addgene#41824)与瞬时表达嘌呤霉素载体(同实施例1)一起共同电转到h9 hesc中。通过这种方法，(g4s)
4-hla-g1将连接到b2m蛋白的末端，并在b2m启动子的调控下与内源b2m一起表达(图1d)。药物筛选后，挑取存活细胞克隆并扩增以进行基因组dna pcr分析。获得了5个抗嘌呤霉素的细胞克隆，基因组pcr分析显示挑选出来的细胞克隆中，20.0％(1/5)为双拷贝敲入(b2m
mhlag
)，40.0％(2/5)为单拷贝敲入(图1e)。通过southern blot实验进一步分析纯合子敲入克隆，结果显示在该细胞克隆中，(g4s)
4-hla-g1仅仅被整合进了预定的b2m基因位置(图1f)。
[0067]
为了获得另一种同时表达膜蛋白hla-g1与分泌蛋白hla-g5的hescs，b2m
m/shlag
hescs，我们将无终止密码子的b2m cds序列，(g4s)4柔性连接肽序列和hla-g5重链编码序列整合到具有嘌呤霉素抗性的慢病毒载体(plvx-cag-puro质粒，插入位点为bamhi、mlui)中，使用该病毒感染b2m
mhlag
hescs细胞系，然后进行药物筛选和抗药性hescs的扩增(图1a)。此外，与b2m
null
hescs中观察到的情况类似，b2m
mhlag
hescs中的5个b2m grna3疑似脱靶位点dna保持完整，说明基因编辑过程中没有脱靶现象产生(图2b)。
[0068]
hla-g1重链序列(hla-g1片段)的氨基酸序列：
[0069]
gshsmryfsaavsrpgrgeprfiamgyvddtqfvrfdsdsacprmeprapwveqegpeyweeetrntkahaqtdrmnlqtlrgyynqseasshtlqwmigcdlgsdgrllrgyeqyaydgkdylalnedlrswtaadtaaqiskrkceaanvaeqrraylegtcvewlhrylengkemlqradppkthvthhpvfdyeatlrcwalgfypaeiiltwqrdgedqtqdvelvetrpagdgtfqkwaavvvpsgeeqrytchvqheglpeplmlrwkqsslptipimgivaglvvlaavvtgaavaavlwrkkssd*(seq id no.1)
[0070]
内源性b2m蛋白质(第一b2m片段)的氨基酸序列：
[0071]
msrsvalavlallslsgleaiqrtpkiqvysrhpaengksnflncyvsgfhpsdievdllkngeriekvehsdlsfskdwsfyllyyteftptekdeyacrvnhvtlsqpkivkwdrdm(seq id no.2)
[0072]
柔性(g4s)4连接肽段(第一柔性连接肽段)的氨基酸序列：
[0073]
glyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyser(seq id no.3)
[0074]
b2m-hla-g1融合蛋白的氨基酸序列：
[0075]
msrsvalavlallslsgleaiqrtpkiqvysrhpaengksnflncyvsgfhpsdievdllkngeriekvehsdlsfskdwsfyllyyteftptekdeyacrvnhvtlsqpkivkwdrdmggggsggggsggggsggggsgshsmryfsaavsrpgrgeprfiamgyvddtqfvrfdsdsacprmeprapwveqegpeyweeetrntkahaqtdrmnlqtlrgyynqseasshtlqwmigcdlgsdgrllrgyeqyaydgkdylalnedlrswtaadtaaqiskrkceaanvaeqrraylegtcvewlhrylengkemlqradppkthvthhpvfdyeatlrcwalgfypaeiiltwqrdgedqtqdvelvetrpagdgtfqkwaavvvpsgeeqrytchvqheglpeplmlrwkqsslptipimgivaglvvlaavvtgaavaavlwrkkssd*(seq id no.4)
[0076]
b2m-hla-g1融合蛋白的编码序列如下：
[0077]
[0078][0079]
其中，内源性b2m基因外显子dna序列加粗，内含子dna序列加下划线
[0080]
hla-g5重链序列(第二b2m片段)的氨基酸序列：
[0081]
gshsmryfsaavsrpgrgeprfiamgyvddtqfvrfdsdsacprmeprapwveqegpeyweeetrntkahaqtdrmnlqtlrgyynqseasshtlqwmigcdlgsdgrllrgyeqyaydgkdylalnedlrswtaadtaaqiskrkceaanvaeqrraylegtcvewlhrylengkemlqradppkthvthhpvfdyeatlrcwalgfypaeiiltwqrdgedqtqdvelvetrpagdgtfqkwaavvvpsgeeqrytchvqheglpeplmlrwskegdggimsvresrslsedl*(seq id no.6)
[0082]
第二b2m片段的氨基酸序列：
[0083]
msrsvalavlallslsgleaiqrtpkiqvysrhpaengksnflncyvsgfhpsdievdllkngeriekvehsdlsfskdwsfyllyyteftptekdeyacrvnhvtlsqpkivkwdrdm(seq id no.5)
[0084]
柔性(g4s)4连接肽段(第二柔性连接肽段)的氨基酸序列：
[0085]
glyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyserglyglyglyglyser(seq id no.7)
[0086]
b2m-hla-g5融合蛋白的氨基酸序列：
[0087]
msrsvalavlallslsgleaiqrtpkiqvysrhpaengksnflncyvsgfhpsdievdllkngeriekvehsdlsfskdwsfyllyyteftptekdeyacrvnhvtlsqpkivkwdrdmggggsggggsggggsggggsgshsmryfsaavsrpgrgeprfiamgyvddtqfvrfdsdsacprmeprapwveqegpeyweeetrntkahaqtdrmnlqtlrgyynqseasshtlqwmigcdlgsdgrllrgyeqyaydgkdylalnedlrswtaadtaaqiskrkceaanvaeqrraylegtcvewlhrylengkemlqradppkthvthhpvfdyeatlrcwalgfypaeiiltwqrdgedqtqdvelvetrpagdgtfqkwaavvvpsgeeqrytchvqheglpeplmlrwskegdggimsvresrslsedl*(seq id no.8)
[0088]
b2m-hla-g5融合蛋白的编码序列：
[0089]
atgtctcgctccgtggccttagctgtgctcgcgctactctctctttctggcctggaggctatccagcgtactccaaagattcaggtttactcacgtcatccagcagagaatggaaagtcaaatttcctgaattgctatgtgtctgggtttcatccatccgacattgaagttgacttactgaagaatggagagagaattgaaaaagtggagcattcagacttgtctttcagcaaggactggtctttctatctcttgtactacactgaattcacccccactgaaaaagatgagtatgcctgccgtgtgaaccatgtgactttgtcacagcccaagatagttaagtgggatcgagacatgggtggaggtggaagtggtggaggtggaagtggtggaggtggaagtggtggaggtggaagtggctcccactccatgaggtatttcagcgccgccgtgtcccggcccggccgcggggagccccgcttcatcgccatgggctacgtggacgacacgcagttcgtgcggttcgacagcgactcggcgtgtccgaggatggagccgcgggcgccgtgggtggagcaggaggggccggagtattgggaagaggagacacggaacaccaaggcccacgcacagactgacagaatgaacctgcagaccctgcgcggctactacaaccagagcgaggccagttctcacaccctccagtggatgattggctgcgacctggggtccgacggacgcctcctccgcgggtatgaacagtatgcctacgatggcaaggattacctcgccctgaacgaggacctgcgctcctggaccgcagcggacactgcggctcagatctccaagcgcaagtgtgaggcggccaatgtggctgaacaaaggagagcctacctggagggcacgtgcgtggagtggctccacagatacctggagaacgggaaggagatgctgcagcgcgcggacccccccaagacacacgtgacccaccaccctgtctttgactatgaggccaccctgaggtgctgggccctgggcttctaccctgcggagatcatactgacctggcagcgggatggggaggaccagacccaggacgtggagctcgtggagaccaggcctgcaggggatggaaccttccagaagtgggcagctgtggtggtgccttctggagaggagcagagatacacgtgccatgtgcagcatgaggggctgccggagcccctcatgctgagatggagtaaggagggagatggaggcatcatgtctgttagggaaagcaggagcctctctgaagacctttaa(seq id no.10)
[0090]
实施例3
[0091]
基因修饰细胞系中hla i蛋白表达情况检测
[0092]
为了研究β2m和hla i类蛋白质在野生型(wt)，b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs细胞系中的表达情况，进行western blot和流式细胞分析(facs)实验。进行流式细胞实验之前，向hescs细胞培养液中加入ifn-γ至终浓度25ng/ml，培养48小时后，进行流式细胞实验。ifn-γ刺激情况下，野生型，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs在加入ifn-γ处理后，细胞中β2m蛋白质在细胞膜表面的表达显著增加(图3a)，证明hla-g1在b2m基因中的整合不会影响内源性b2m的表达。然而，即使在ifn-γ刺激的情况下，在b2m
null
hescs中也无法检测到β2m蛋白的细胞膜表面表达(图3a)。因此表明，已经成功地通过双grna基因编辑策略敲除了b2m
null
hescs中的b2m基因。另外，由于将hla-g1重链阅读框与内源性b2m基因融合在一起，因此b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
细胞系中的hla-g1表达水平也应该受到ifn-γ的影响。在ifn-γ存在的情况下，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
细胞系中hla-g1的细胞膜表面表达量增加，而在无ifn-γ刺激的条件下，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
细胞系中hla-g的表达水平均比较低(图3a)。然而，在wt和b2m
null
hescs中均未检测到hla-g的细胞膜表面表达(图3a)。至于经典型hla i分子的表
达情况，即便在ifn-γ刺激的情况下，在b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs的细胞膜表面未检测到hla-a，-b或-c(图3a)。表明与野生型hescs相比，这些细胞中没有可供经典型hla i重链连接的游离β2m蛋白，而在b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs中，内源b2m基因位点仅表达b2m-hla-g1融合蛋白。
[0093]
对于cell lysate组，wt，b2m
mhlag
b2m
m/shlag
hesc在ripa

缓冲液中裂解，收集裂解产物用于western blot。对于medium组，将wt，b2m
mhlag
b2m
m/shlag
hesc培养至长满孔板，吸弃培养基，加入新鲜的dmem/f12。24小时后，收集每组的上清液，加入1
×
loading buffer，加入β-巯基乙醇使蛋白质变性，用于western blot，检测hla-g5的抗体为5a6g7(abcam，ab76869)。western blot进一步证实b2m
m/shlag
hescs表达分泌型蛋白质hla-g5，而wt或b2m
mhlag
hescs中没有hla-g5蛋白表达或分泌(图3b)。
[0094]
实施例4
[0095]
表达hla-g1，hla-g5 hescs细胞系具有低免疫原性
[0096]
进一步研究b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs细胞系的同种免疫原性。已有研究结果表示，未分化的hescs与pbmc共培养时不能诱发pbmc增殖(li et al.,2004；riolobos et al.,2013)。因此，本实施例中参照lian et al.,2013中的方法将wt，b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs定向分化为心肌细胞，具体方法如下：
[0097]
1.在消化前一个小时向hescs培养液中加入y27632至终浓度10μm。取提前准备好预备接种hescs细胞的滋养层mef，吸弃6孔板中的mef培养液，然后用2ml的dmem/f12清洗一次，吸弃dmem/f12，然后加入2ml含有终浓度为10μm的y27632和bfgf(4ng/ml)的hescs培养液，放入培养箱中待用。
[0098]
2.吸弃含y27632的hescs培养液，加入1ml 0.05％的胰酶，吸弃胰酶后，再加入1ml37℃水浴锅预热过的0.05％胰酶，放入37℃培养箱消化3min，吸弃胰酶，放入37℃培养箱继续消化3min，显微镜下观察hescs克隆边缘开始出现游离的单个细胞时，停止消化。
[0099]
3.用5ml的dmem/f12将细胞吹起，使用移液器反复吹打细胞，将消化后的克隆尽可能地都吹成单细胞，将细胞悬液转移到15ml离心管中。
[0100]
4.将离心管800rpm离心30s，细胞团块留在离心管底部，将单细胞悬液转移到一个新的15ml离心管中，2500rpm离心1.5min。
[0101]
5.吸弃上清液，加入1ml hescs培养液重悬细胞，细胞计数，此时大约每个6孔板孔可以收到1-1.5百万细胞，补加hescs培养液至10ml，2500rpm离心1.5min。
[0102]
6.将细胞加入到准备好的6孔板中，依次向各个孔中加入1，1.5，2.0，2.5，3million细胞。放入37℃培养箱中继续培养。
[0103]
7.按照培养hescs的方案正常换液3天。
[0104]
8.吸弃旧培养基，加入含有chir99021(终浓度12μm)的rpmi/b-27without insulin溶液，每孔4ml。
[0105]
9. 24小时后，吸弃旧培养基，加入rpmi/b-27without insulin溶液，每孔4ml。
[0106]
10. 48小时后，从每个孔中吸出2ml培养液，补上等体积新rpmi/b-27without insulin培养液，加入iwp2至终浓度5μm。吸弃孔中剩余的培养基，加入配好的培养基。
[0107]
11. 2天后，吸弃旧培养基，加入新的rpmi/b-27without insulin培养液，每孔4ml。
fc block抗体冰上孵育10min，加入对应浓度的anti-human cd45抗体，冰上孵育30min。
[0127]
16.加入2ml pbs重悬细胞，300g离心10min。
[0128]
17.吸弃上清液，加入500μl pbs重悬细胞，流式细胞仪检测pbmc增殖情况。
[0129]
进一步进行elisa实验，以检测与wt，b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
心肌细胞体外共培养48小时后pbmc(供体#01，#02，#04)的ifn-γ分泌情况。如图5b所示，wt心肌细胞刺激pbmc大量分泌ifn-γ，尤其是在测定ifn-γ之前，用ifn-γ刺激wt心肌48h时的情况下，当pbmc与b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
心肌细胞共培养时，几乎无法检测到分泌的ifn-γ。
[0130]
由于hla-g是表达在nk细胞上的lilrb1和kir2dl4抑制型受体的配体，所以hla-g表达应该可以抑制nk的活化。将nk-92细胞与wt，b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs孵育，以评估ifn-γ的释放。结果显示，b2m
null
hescs可以诱发最大量的ifn-γ释放(图5c)，表明细胞表面缺失hla i类分子会引起nk细胞攻击。与b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs共培养的nk-92细胞明显减少了ifn-γ的分泌，而同时表达hla-g1和hla-g5的b2m
m/shlag
hescs诱发的ifn-γ释放量甚至低于b2m
mhlag
hescs的结果(图5c)，这些结果证明hla-g表达可抑制nk细胞活化。
[0131]
由于hla-g5是可分泌的蛋白质，所以进一步研究b2m
m/shlag
hescs来源的条件培养基的免疫抑制特性。将b2m
m/shlag
细胞传代后收集，使用rpmi-1640重悬后调整细胞密度为107cells/ml，37℃培养24小时，然后收集来自b2m
m/shlag
hescs的上清液作为条件培养基，并将nk-92细胞，wt hescs分别在rpmi-1640或b2m
m/shlag
hescs条件培养基中共培养，以评估在各自环境中ifn-γ的释放。实验结果显示，b2m
m/shlag
hescs条件培养基中的ifn-γ浓度要低得多(图5d)，这表明b2m
m/shlag
hescs分泌的hla-g5可溶性蛋白质可抑制nk细胞介导的ifn-γ分泌。
[0132]
综上所述，hla i类分子缺失细胞诱发的同种异体mlr反应减弱，这些结果还表明，表达hla-g蛋白质的细胞在体外实验中表现出低免疫原性。
[0133]
使用体内模型检验pbmcs介导的针对b2m
null
，b2m
mhlag
，b2m
m/shlag
细胞的同种异体免疫反应。将wt和基因编辑过的hescs(wt和b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs)注射到m-nsg小鼠皮下以形成畸胎瘤(m-nsg小鼠购买自上海南方模式生物科技股份有限公司)。将人pbmc与由野生型h9 esc分化得来的拟胚体共培养14天。然后，通过尾静脉注射将被h9 esc抗原激活过的同种异体pbmc转移进小鼠体内，具体方案如下：预激活的3.4
×
106pbmcs使用100μl pbs重悬，使用胰岛素针将细胞悬液通过尾静脉注射到每只小鼠体内，给对照组小鼠注射等体积pbs。20天后，处死小鼠并收集畸胎瘤用于免疫染色(图6a)。免疫荧光染色结果分析表明，浸润到由b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hesc分化产生畸胎瘤的人类t细胞数量相比起野生型组大大减少(图6b，图6c)。针对畸胎瘤内人il-2的qpcr分析反映了相同的结论(图6d)，表明b2m
null
，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hescs分化产生的畸胎瘤受到保护，免受同种异体t细胞介导的免疫排斥。然而，尽管在野生型，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
hesc来源的畸胎瘤中检测到很少的nk细胞浸润，但在源自b2m
null
hesc的畸胎瘤中却检测到显着增强的nk细胞浸润(图6b，图6c)。这些结果表明，b2m
null
hesc来源的畸胎瘤细胞膜表面hlai分子表达的丧失引发了nk细胞的攻击。但是，b2m
mhlag
和b2m
m/shlag
来源的细胞畸胎瘤表达的hla-g蛋白有效地阻断了同种异体nk细胞介导的排斥。
[0134]
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0135]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟
悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。