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背景磁共振(MRI)报告基因在示踪基因的表达有着无创、实时、空间分辨力高等优势,特别是在监测基因治疗、评价细胞分化、干细胞示踪、评估微环境中的一些特定的代谢物活性等方面有着很大的应用前景。目前的MRI报告主要包括1)以酶为基础的报告基因,如：β2-半乳糖核苷酶等；2)以受体为基础的报告基因,其表达和特异的配体结合,可以引起MRI信号的改变；3)以金属蛋白为基础的报告基因,如：酪氨酸激酶,转铁蛋白受体等。上述报告基因的MRI的成像都需要加入外源性的对比剂,这些物质克服生物屏障,从血液、非特异组织中的清除是当前MRI报告基因成像所面临的巨大挑战。铁蛋白是一类普遍存在于动、植物和微生物体内,可以与铁特异性结合的生物大分子。一般每分子铁蛋白结合约4000个铁离子,形成一种超顺磁性铁蛋白,引起MRI的信号的改变。大量体内外研究表明铁蛋白的表达可以缩短MRI的T2时间弛豫。由于铁蛋白基报告基因不依赖外源性的对比剂,所以有很大的优势和广阔的发展前景。本文通过构建小鼠铁蛋白重链质粒并转染C6胶质瘤细胞,通过体内外的MRI成像,探讨铁蛋白作为一种新型内源性MRI报告基因的可行性。第一部分小鼠铁蛋白重链基因质粒构建及其转染C6胶质瘤细胞目的：应用pcDNA3.1(-)质粒载体系统构建携带小鼠铁蛋白重链全基因质粒,转染大鼠C6胶质瘤细胞,使其高表达,探索铁蛋白基因作为一种新型内源性磁共振分子影像报告基因的可行性。方法：从来源于小鼠肌肉的mRNA,根据Genbank中铁蛋白序列设计引物,并在引物的5′端分别引入一对含有限制性内切酶NotⅠ和BamHⅠ酶切位点逆转录聚合酶链反应(RT-PCR),扩增出铁蛋白重链全基因(Fth)片断。通过限制性内切酶NotⅠ和BamHⅠ酶切和T4连接酶的作用,将铁蛋白重链全基因插入到载体pcDNA3.1(-)中,构建铁蛋白重链全基因质粒pcDNA3.1(-)-Fth。构建后经双酶切、测序等鉴定重组质粒。酶切鉴定后,将重组质粒通过脂质体介导,转染C6大鼠胶质瘤细胞。并通过免疫组化方式鉴定铁蛋白重链基因在C6胶质瘤细胞内的表达情况及分布。结果：重组质粒经NotⅠ和BamHⅠ酶双酶切成5.4Kb和588bp两个片段,单酶切成一约6Kb片段,表明成功构建质粒pcDNA3.1(-)-Fth,并经测序结果证明编码框正确。细胞免疫组化的分析得到铁蛋白重链基因在大鼠C6胶质瘤细胞内获得表达,表达主要在细胞浆内。结论：成功构建小鼠铁蛋白重链质粒,并在大鼠胶质瘤C6细胞内表达,为进一步探讨铁蛋白基因作为一种新型内源性磁共振分子影像报告基因在细胞示踪和基因显像中的应用奠定了基础。第二部分小鼠铁蛋白重链基因的体内、外磁共振成像目的：应用铁蛋白质粒转染后的大鼠胶质瘤C6细胞,行体内、外的MRI成像,旨在探讨其作为一种新型MRI内源性报告基因的可行性及显像特点。方法：将1.5×109铁蛋白重链基因转染成功的大鼠胶质瘤C6细胞与未转染铁蛋白的大鼠胶质瘤C6制成细胞悬液,行体外细胞群的T2-MAP和T2*-MAP的MRI扫描,在T2值及T2*伪彩图上测量靠近中央位置的不同体素的T2值及T2*值,比较两细胞的T2、T2*值的差异性,统计学方法使用两独立样本的t检验。并通过普鲁士蓝实验显示细胞内的铁。SD大鼠,体重180-200g,雌雄不限,腹腔注射蔗糖铁50mg/kg,每三天注射一次,连续注射三周,高铁模型的SD大鼠构建成功。将处于对数生长期的两细胞种植于高铁模型的SD大鼠(n=8)两后肢皮下,左侧后肢种植C6细胞,而右侧后肢种植C6-Fth细胞,肿瘤生长至直径约0.8～1.0cm,行荷瘤SD大鼠的MRI T2WI扫描,肿瘤的中心位于表面线圈的中心线上,分析比较同一只大鼠的两后肢的肿瘤在T2WI上的信号强度(SI肿瘤)与临近等距离肌肉的信号(SI肌肉)的比值(SI′)的差异性,统计学方法使用两独立样本的t检验。通过对肿瘤组织常规病理切片的普鲁士蓝实验显示肿瘤组织内的铁。结果：应用T2-MAP及T2*-MAP序列,MRI扫描C6胶质瘤细胞及C6-Fth胶质瘤细胞,两种细胞的T2(t=-13.273,P<0.001)及T2*(t=-3.284,P<0.05)值之间,差异均有统计学意义。经高铁荷瘤动物的体内扫描,C6及C6-Fth肿瘤在T2WI上的信号强度(t=-5.292,p<0.001)差异有统计学意义。细胞爬片和肿瘤组织切片的普鲁士蓝实验均证实C6-Fth细胞及C6-Fth的肿瘤组织内有摄取的铁。结论：成功转染铁蛋白重链基因至C6细胞,体内、外MRI成像中可以引起MRI在T2WI、T2*WI上的信号改变,铁蛋白可以作为一种新型的内源性的MRI报告基因。为以后的干细胞示踪、药物筛选的MRI监测奠定基础。