一、研究总体设计与技术路线 1. 研究假设 JAK2V617F突变通过激活中性粒细胞内的mTOR信号...
創建於:2025年12月25日
使用 GPT-5.2 Pro 回答 Chat01
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一、研究总体设计与技术路线
研究内容:
1、Jak2V617FLdlr-/- 动脉粥样硬化小鼠中性粒细胞激活,斑块中性粒细胞浸润(表型)
2、动脉粥样硬化小鼠mTOR-HIF1α信号轴高表达,并驱动中性粒细胞代谢重编程 (分子机制)
3、靶向mTOR-HIF1α信号轴抑制动脉粥样硬化斑块形成,降低炎症负荷(药物临床转化)
科研方法
WT→Ldlr-/- + WTD(基础对照)
Jak2V617F→Ldlr-/- + WTD(突变组)
Jak2V617F→Ldlr^-/- + WTD + 雷帕霉素(mTOR抑制干预)
Jak2V617F→Ldlr^-/- + WTD + HIF通路调控
3.给药方式与时间窗
给药起点:
WTD 4–6 周后开始(验证对既有斑块进展/坏死核心的影响)。
给药方式:优先采用饲料混合或灌胃确保长期稳定暴露;雷帕霉素可腹腔注射或饲料给药。
剂量:写成“依据既往文献与预实验确定有效且耐受剂量范围”,同时在方案里给出计划剂量区间与毒性监测指标(体重、肝肾功能、血细胞计数)。
五、样本采集与代谢/血脂表型测定
七、免疫荧光与免疫组织化学
九、流式细胞术
十、中性粒细胞功能实验(与斑块形成直接相关)
十一、活体显微镜(Intravital microscopy):中性粒细胞内皮相互作用
麻醉后仰卧固定,维持体温 37°C;
颈静脉置管用于注射荧光抗体;
注射抗体:Ly6G、Ly6C、CD11b 等(写明克隆号与剂量范围,按平台经验优化);
采用倒置/正置荧光显微镜与高灵敏相机采集 30 s 视频;
指标定义(与你提供文本一致、写法更规范):
滚动通量(rolling flux):单位时间内穿过垂直于血管轴线的细胞数;
黏附细胞(adherent cells):连续 30 s 不移动的细胞数;
离线分析:由盲法编码视频进行计数。
十二、体外流动黏附实验(Flow adhesion assay)
采用 Ibidi μSlide(如 IV 0.1 或 VI 0.1)建立剪切流系统;
包被:ICAM1、VCAM1、Pselectin(建议分别或联合包被,浓度 10–12 μg/mL,4°C 过夜),BSA 封闭;
中性粒细胞预染:Ly6G(或荧光示踪染料);加入 Ca^2+/Mg^2+ 维持黏附分子功能;
设定流速与剪切力:写明泵速(如 5 μL/min)并建议同时报告换算剪切应力(dyn/cm²),增强可重复性;
流动 3 min,PFA 固定,PBS 冲洗;
图像采集:随机视野(至少 5–10 个/通道),ImageJ 计数黏附细胞数;
与通路联动:加入雷帕霉素/恩那度司他或 HIF1α 抑制策略,检测黏附是否可逆转。
十三、转录组测序(Bulk RNAseq):中性粒细胞代谢重编程
十五、代谢组学与脂质组学(外周血与斑块/中性粒细胞)
十六、蛋白与基因表达验证:Western blot 与 qPCR
Western blot
样本:分选 Ly6G^+ 中性粒细胞;或主动脉组织(必要时多只合并以满足蛋白量)。
裂解:RIPA + 蛋白酶/磷酸酶抑制剂;BCA 定量;
电泳转膜:8–12% SDSPAGE;PVDF;
关键蛋白(、:
mTOR通路:pmTOR、pS6、p4EBP1;
HIF轴:HIF1α;
代谢相关:GLUT1/HK2/LDHA(HIF靶基因与糖代谢),以及脂质代谢相关蛋白(CD36、PLIN2、ACLY/ACC/FASN、CPT1A等可根据预实验与组学结果择优)。
内参:βactin/αtubulin/GAPDH;
定量:Image Lab 等软件;同批次曝光,避免饱和。
你提供文本中“trichloromethane”建议在中文写作中统一写为氯仿(chloroform),方法可保留“甲醇氯仿沉淀浓缩上清蛋白”用于分泌蛋白/上清分析。
qPCR
样本:分选中性粒细胞或主动脉 CD45^+ 免疫细胞;
反转录:1 μg RNA;
qPCR:SYBR 体系;程序 95°C 30 s,40 cycles(95°C 15 s,60°C 30 s);
内参:βactin 或 Gapdh(全篇保持一致);
分析:2^-ΔΔCt;
目标基因建议围绕“通路+代谢”设计:Hif1a、Slc2a1、Hk2、Ldha、Vegfa(HIF靶),以及脂质代谢/转运相关基因(Cd36、Plin2、Srebf1、Fasn、Acaca、Cpt1a、Abca1 等,最终可根据组学结果收敛成核心panel)。
十七、炎症因子检测(ELISA/多因子)
细胞培养上清或血浆中 IL1β、TNFα 等用 ELISA 套件检测;
若聚焦中性粒细胞炎症轴,可同步测定 CXCL1/2、GCSF 等与粒细胞动员相关因子;
采样与冻存:避免反复冻融;同批次检测减少批间差。
十八、统计学分析
各研究中所需小鼠数量基于我们既往研究数据,通过功效分析进行估算。数据分布的正态性假设通过 Kolmogorov-Smirnov 检验进行评估。若数据符合正态分布且仅涉及两组比较,则采用非配对 t 检验进行分析;否则,使用 Mann-Whitney U 检验。对于超过两组的比较,采用单因素或双因素方差分析(ANOVA),并进一步使用 Bonferroni 事后检验进行特定两组间的比较。若两参数符合正态分布,采用Pearson相关性分析其线性相关性;否则,使用Spearman相关性分析。铁染色或 Ter119 病灶染色的比较采用卡方检验。所有统计分析均为双侧检验,pp 值小于 0.05 视为差异具有统计学意义。
帮我修改这个研究方法部分,整理成一段一段的文字,不要分条,删掉提示性词语,修改不学术的表达,修正逻辑,把需要用到的试剂盒等资料补充进去
动物与饲养条件
实验动物包括野生型 C57BL/6J 小鼠与动脉粥样硬化易感 Ldlr^-/- 小鼠(B6.129S7-Ldlr^tm1Her/J 背景),并使用 Mx1-Cre;Jak2^V617F 小鼠作为供体来源。全程选用 6–8 周龄雌性小鼠以降低性别相关偏倚。动物饲养于 SPF 条件下,12 h 光/暗循环,自由摄食饮水,温度维持 22±2°C、湿度 50±10%。所有动物实验均经机构动物护理与使用委员会审批;分组、取材、图像采集与定量分析实施随机化与盲法编码,确保结果的客观性与可重复性。
基因分型与实验前质量控制
断奶后 2–3 周采集尾尖组织提取基因组 DNA,采用商业化 DNA 提取试剂盒(如 Tiangen/天根或 Qiagen)完成样本制备;使用 Taq DNA Polymerase PCR 体系扩增 Mx1-Cre 与 Jak2^V617F 等位基因片段,PCR 产物经琼脂糖凝胶电泳判读完成基因分型。实验开始前对所有小鼠进行体重、一般状况与感染筛查,剔除存在严重感染、体重显著异常或其他不适合实验的个体;在骨髓移植后持续记录体重变化与生存状态,并将伦理终止标准(体重下降超过 20% 或出现明显衰竭)纳入脱落判定与记录。
Jak2^V617F 造血嵌合模型的构建(骨髓移植)
供体 Mx1-Cre;Jak2^V617F 小鼠通过 poly(I:C)(pI:pC)诱导启动 Cre 重组,采用腹腔注射 10 mg/kg、每 48 h 1 次、共 3 次的方案诱导;诱导后等待 4 周以使造血系统稳定表达 Jak2^V617F。受体选择 WT 或 Ldlr^-/- 小鼠,实施致死照射总剂量 10.5 Gy,并采用分次照射(两次完成、间隔 3–4 h)以降低胃肠毒性;同步记录照射来源(X 射线或 γ 射线)、剂量率与照射参数。照射后给予支持治疗,移植后 2 周饮水中加入恩诺沙星(enrofloxacin)进行抗感染管理,并连续监测体重与体温。
骨髓细胞制备时取供体股骨与胫骨冲洗骨髓,70 μm 细胞滤网过滤后采用红细胞裂解缓冲液(如 ACK lysis buffer,Thermo/Gibco 或同等产品)去除红细胞,PBS 或含 2% FBS 的缓冲液重悬并计数。每只受体尾静脉注射 5×10^6 个骨髓单核细胞建立全量嵌合模型(WT→Ldlr^-/-;Jak2^V617F→Ldlr^-/-)。为模拟克隆性造血(CHIP),将 20% Jak2^V617F 供体骨髓与 80% 标记骨髓(GFP 或 CD45.1/CD45.2 体系)按细胞数精确混合后移植,总细胞数保持一致。移植后 4–6 周采集外周血,采用流式细胞术检测 GFP 或 CD45.1/CD45.2 比例评估嵌合效率,并同步完成血常规检测(白细胞分类、中性粒细胞计数、血小板计数)作为 Jak2^V617F 相关血液学表型与后续分析的协变量。
动脉粥样硬化诱导与药物干预策略
在造血重建稳定后启动饮食诱导。Ldlr^-/- 受体小鼠给予西方饮食(WTD;常用配方约 21% 脂肪、0.15–0.2% 胆固醇,可选 Research Diets D12079B 或同等规格)持续 7 周以诱导粥样硬化形成;WT 受体维持普通饲料作为基础对照。实验分组包括 WT→Ldlr^-/- + WTD、Jak2^V617F→Ldlr^-/- + WTD、Jak2^V617F→Ldlr^-/- + WTD + 雷帕霉素、Jak2^V617F→Ldlr^-/- + WTD + HIF 通路干预。药物干预在 WTD 诱导 4–6 周后启动,用于评估对既有斑块进展及坏死核心扩大的影响。雷帕霉素(rapamycin/sirolimus;如 LC Laboratories 或同等来源)采用腹腔注射或饲料给药,确保稳定暴露;HIF 通路干预依据研究目的选择抑制或激活策略,可采用 HIF-1α 抑制剂(如 PX-478)或 PHD 抑制剂(如 roxadustat/FG-4592 或 enarodustat)等路径进行调控。给药过程中以体重、一般状态、血常规与肝肾功能(ALT、AST、BUN、Cr)作为毒性与耐受性监测指标,并与斑块与免疫代谢表型联动分析。
终点取材、血脂与系统性炎症指标测定
终点取材前禁食 4–6 h,麻醉后心脏穿刺采血。EDTA 抗凝血用于流式细胞术与细胞分选,血清或肝素抗凝血用于生化检测与组学分析。随后进行体循环灌流,先以 PBS 灌流充分去除血液细胞,组织学样本进一步以 4% 多聚甲醛灌注固定;用于代谢组/脂质组或蛋白/核酸提取的组织不固定、迅速冷冻保存。血脂检测采用酶法比色试剂盒测定总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)与 HDL-C(如 Wako、Cayman 或南京建成等同类商业试剂盒),必要时使用 FPLC 或超速离心评估脂蛋白分布。血浆/血清炎症因子(IL‑1β、TNF‑α、IL‑6、CXCL1/2 等)采用 ELISA 试剂盒(如 R&D Systems、eBioscience/Thermo 或同等产品)或多因子检测平台(Luminex/LEGENDplex 等)完成定量,所有样本避免反复冻融并尽量在同批次完成检测以降低批间差。
动脉粥样硬化斑块定量与组织学分析
斑块评估以主动脉根部连续切片为主,并辅以全主动脉铺片分析。取心脏连同主动脉根部组织固定后石蜡包埋,连续切片厚度 5 μm,以主动脉瓣出现作为起点,每间隔 50–80 μm 取 1 张,单只小鼠纳入 6–10 张代表性切片进行统一定量。H&E 染色用于测量总斑块面积与坏死核心面积,坏死核心定义为无核、无细胞结构的区域;胶原与纤维帽结构采用 Masson 三色染色或天狼猩红(Picrosirius Red)染色并结合偏振光或显微成像评估(可选 Sigma、Abcam 或同等染色试剂盒)。全主动脉铺片自主动脉弓至髂动脉分叉取全段纵向剪开铺展,Oil Red O 染色(Sigma 或同等产品)测定脂质沉积面积并计算斑块面积占比。所有图像采集采用统一显微镜参数,定量分析使用 ImageJ/Fiji 或等效软件,操作者在盲法编码下完成。
免疫荧光与免疫组织化学检测斑块炎症与通路活化
石蜡切片脱蜡复水后进行抗原修复,采用柠檬酸缓冲液(pH 6.0)或 EDTA 缓冲液(pH 9.0)热修复,并按抗体说明书优化条件。切片以 5% BSA 或同种血清封闭 1 h,4°C 孵育一抗过夜。巨噬细胞标志物采用 Mac-3(CD107b),中性粒细胞采用 Ly6G 与/或 MPO;mTOR 活化使用 p-S6(Ser235/236)作为读出,HIF‑1α 采用核定位与总表达联合判读;坏死与凋亡相关改变采用 TUNEL 检测试剂盒(如 Roche In Situ Cell Death Detection Kit 或同类产品)评估;铁沉积采用普鲁士蓝染色试剂盒(Prussian Blue stain kit;Sigma 或同等产品)。凋亡细胞清除相关轴采用 MerTK 抗体进行免疫荧光或免疫组化检测,若使用生物素化抗体体系,则以链霉亲和素荧光二抗或链霉亲和素‑HRP 体系完成信号放大。二抗选用 Alexa Fluor 系列荧光二抗(Thermo)或同等产品,DAPI 复染后在荧光显微镜或共聚焦显微镜采集;每批实验设置缺一抗对照、同型对照与/或 FMO 控制以验证特异性。免疫组化采用 HRP‑DAB 显色试剂盒(如 Vector Laboratories 或同等产品)检测 Mac‑3、Ly6G 与 Ter119,并以苏木素复染;结果以阳性面积占比或阳性细胞数/单位斑块面积进行量化。
主动脉弓单细胞消化与中性粒细胞分选
终点取材后分离主动脉弓并尽量剥离周围脂肪组织,剪碎后采用酶消化体系在 37°C 振荡消化约 45 min。消化体系由 Liberase(Roche)、透明质酸酶(Sigma 或同等)与 DNase I(Sigma 或同等)组成,并通过间歇轻柔吹打促进细胞释放。消化产物经 70 μm 滤网过滤并以 PBS/2%FBS 洗涤,采用活性染料(DAPI 或 Fixable viability dye,如 BioLegend Zombie 系列)排除死细胞。流式分选时首先选取 CD45^+ 免疫细胞群,再分选 Ly6G^+CD11b^+ 中性粒细胞;分选后细胞直接加入 TRIzol(Invitrogen/Thermo)或 RNA 裂解液并低温保存,用于转录组或 qPCR 检测。
流式细胞术表型、通路活化与代谢指标检测
多参数流式用于评估外周血与组织中中性粒细胞‑血小板聚集以及单核细胞亚群与血小板聚集表型。血小板标记采用 CD41/CD42b,髓系细胞与单核细胞采用 CD11b、Ly6C 等标志物分群。mTOR 活化通过胞内磷酸化蛋白染色检测 p‑S6 或 p‑4EBP1,固定透膜采用甲醇方案或磷酸化蛋白专用试剂盒(BD Phosflow 或同类产品);HIF‑1α 采用胞内/核内染色,核内染色可使用转录因子染色缓冲体系(eBioscience Foxp3/Transcription Factor Staining Buffer Set 或同等)。代谢与脂质相关表型包括 BODIPY 493/503 染色评估脂滴负荷(Thermo),BODIPY FL C16 评估脂肪酸摄取(Thermo),filipin 染色或 NBD‑cholesterol 评估胆固醇积累(filipin 常用于成像验证;Sigma)。功能相关表型同步检测 CD11b、脱颗粒相关分子(如 CD63/CD107a 在鼠源体系中适配抗体)等。每次流式实验设置同型对照、FMO 控制与补偿珠(BD CompBeads 或同等),并使用统一门控模板在 FlowJo 或等效软件中进行跨批次一致性分析。
中性粒细胞分离与体外功能实验
外周血或骨髓来源中性粒细胞采用 Percoll 密度梯度分离或磁珠阴性选择试剂盒(Miltenyi Biotec 或同类产品)获得高纯度细胞,分离后以流式确认 Ly6G^+CD11b^+ 纯度高于 90%,并以台盼蓝或活性染料确认存活率高于 95%。ROS 生成采用 DHR123 探针流式法(Thermo)或 luminol 化学发光法(Sigma)定量;NETs 释放采用 SYTOX Green 动态检测(Thermo)并以 CitH3 与 MPO‑DNA 免疫荧光共定位进行验证;趋化能力采用 Transwell 小室(Corning)检测,在 CXCL1/CXCL2 梯度刺激下计数迁移细胞。为验证通路‑功能耦联,在体外加入雷帕霉素或 HIF 通路调控药物进行短期处理,并同步评估代谢表型与黏附/趋化/NETs 指标的一致性变化。
活体显微镜观察中性粒细胞‑内皮相互作用
麻醉后将小鼠仰卧固定并维持体温 37°C,建立颈静脉置管用于静脉注射荧光标记抗体。注射 Ly6G、Ly6C、CD11b 等荧光抗体后,在可视化的微循环血管区域采集实时视频(例如 30 s/段),并在盲法条件下进行离线计数分析。滚动通量定义为单位时间内通过垂直于血管轴线截面的滚动细胞数;黏附细胞定义为连续 30 s 以内位置不发生明显变化的细胞数。视频采集与分析过程中统一曝光、增益与帧率等参数,保证组间可比性。
体外流动黏附实验(剪切流系统)
采用 Ibidi μ‑Slide(IV 0.1 或 VI 0.1)建立剪切流模型,通道表面以重组 ICAM‑1、VCAM‑1 与 P‑selectin 蛋白包被(R&D Systems 或同等来源),4°C 过夜后以 BSA 封闭。中性粒细胞以荧光染料或 Ly6G 抗体预标记,并在含 Ca^2+/Mg^2+ 缓冲体系中灌流以维持黏附分子活性。通过注射泵设定流速并换算剪切应力(dyn/cm²)进行报告,灌流 3 min 后以 4% PFA 固定并冲洗。随机选取多个视野采集图像,使用 ImageJ 计数单位面积黏附细胞数量。通路联动实验在灌流前对细胞加入雷帕霉素或 HIF 通路调控药物处理,以评估黏附表型的可逆性与因果关联。
中性粒细胞转录组测序与生物信息学分析
转录组样本优先选择外周血或主动脉来源分选的 Ly6G^+CD11b^+ 中性粒细胞,分选后立即 TRIzol 裂解并以柱纯化 RNA(Qiagen RNeasy Micro/Mini Kit 或同等产品),Bioanalyzer 或 TapeStation 评估 RNA 质量(RIN>7)。建库采用商业化 mRNA 或总 RNA 建库试剂盒(如 NEBNext Ultra II RNA Library Prep Kit 或同等),Illumina 平台双端测序,单样本测序深度不少于 20M reads。原始数据经 FastQC 质控后比对至参考基因组(如 STAR/HISAT2),featureCounts 计数获得表达矩阵,差异表达分析采用 DESeq2,显著性阈值设定为 FDR<0.05 且 |log2FC|≥1。通路富集采用 GO/KEGG/Reactome 与 GSEA,重点解析 mTOR 信号、HIF‑1α 靶基因集、脂肪酸代谢/胆固醇代谢及糖酵解‑氧化磷酸化平衡等与中性粒细胞免疫代谢相关的关键路径。
代谢组学与脂质组学检测
脂质组学样本包括血浆、分选中性粒细胞以及主动脉根部/斑块组织。脂质提取采用 MTBE 法或甲醇/氯仿体系,并加入覆盖 TG、CE、PC、PE、SM、Cer 等类群的内标混标;使用高分辨 LC‑MS/MS(如 Orbitrap 或 Q‑TOF 平台)进行检测。数据处理可采用 LipidSearch、Compound Discoverer 或 MZmine 等软件,按照内标与样本量(细胞数或蛋白量)进行归一化,并进行多重比较校正(FDR),通过火山图、PCA/PLS‑DA 与通路富集分析展示差异特征。代谢组学针对糖酵解与 TCA 循环关键代谢物以及脂肪酸氧化相关代谢物(如乳酸、丙酮酸、TCA 中间体、酰基肉碱谱、游离脂肪酸)进行定量,样本以甲醇/乙腈/水体系快速淬灭提取;必要时使用稳定同位素示踪(^13C‑葡萄糖或 ^13C‑棕榈酸)评估代谢通量变化,以区分“丰度差异”与“通量重编程”。
蛋白与基因表达验证(Western blot 与 qPCR)
Western blot 样本来源为分选 Ly6G^+ 中性粒细胞或主动脉组织(蛋白量不足时按组内合并)。细胞或组织采用 RIPA 裂解液加入蛋白酶/磷酸酶抑制剂裂解,BCA 蛋白定量试剂盒(Thermo Pierce 或同等)测定浓度后上样,SDS‑PAGE 电泳并转膜至 PVDF 膜。检测指标包括 mTOR 通路相关蛋白(p‑mTOR、p‑S6、p‑4EBP1)、HIF 轴蛋白(HIF‑1α)以及代谢相关蛋白(GLUT1、HK2、LDHA;脂质代谢相关 CD36、PLIN2、ACLY、ACC、FASN、CPT1A 等),内参选择 β‑actin、α‑tubulin 或 GAPDH 并在全篇保持一致。显色使用 ECL 化学发光试剂(Thermo 或同等),同批次曝光避免饱和,Image Lab 或 ImageJ 进行灰度定量。
qPCR 样本为分选中性粒细胞或主动脉 CD45^+ 免疫细胞,采用反转录试剂盒(如 Takara PrimeScript RT 或同等)合成 cDNA,SYBR Green qPCR 体系(Takara、Thermo 或同等)在标准程序下扩增,内参统一选用 β‑actin 或 Gapdh,并以 2^-ΔΔCt 进行相对定量。目标基因围绕通路与代谢模块设置,包括 Hif1a、Slc2a1、Hk2、Ldha、Vegfa 以及 Cd36、Plin2、Srebf1、Fasn、Acaca、Cpt1a、Abca1 等,并结合组学结果收敛形成核心验证面板。
炎症因子检测
细胞培养上清或血浆中 IL‑1β、TNF‑α、IL‑6、CXCL1/2、G‑CSF 等采用 ELISA 试剂盒或多因子检测平台完成定量;采集后立即分装冻存,检测时统一批次运行以减少批间差异,并记录标准曲线与质控样本结果用于质量控制。
统计学分析
样本量依据既往实验数据进行功效分析估算。数据正态性采用 Kolmogorov–Smirnov 检验评估;两组比较在符合正态分布时采用非配对 t 检验,否则采用 Mann–Whitney U 检验;多组比较采用单因素或双因素方差分析(ANOVA),并进行 Bonferroni 事后校正。相关性分析在正态分布时采用 Pearson 相关,否则采用 Spearman 相关。铁染色或 Ter119 阳性病灶等计数/比例型数据采用卡方检验。所有统计检验均为双侧检验,P<0.05 视为差异具有统计学意义。
如果你希望我进一步把“药物干预部分”写成标书里常用的完整时间轴叙述(移植第几周开始 WTD、给药持续多久、终点在哪一天),我也可以在不分条的前提下把时间线整合成一段更“可执行、可复现”的版本。