病毒構(gòu)建及包裝技術(shù)(一)
病毒(virus)是由一個(gè)核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質(zhì)構(gòu)成的非細(xì)胞形態(tài)的營(yíng)寄生生活的生命體;病毒 顆粒很小、以納米為測(cè)量單位、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、寄生性嚴(yán)格,以復(fù)制進(jìn)行繁殖的一類(lèi)非細(xì)胞型微生物,多數(shù)要用電子顯微鏡才能觀察到。
病毒載體是一種常使用于分子生物學(xué)的工具,可將遺傳物質(zhì)帶入細(xì)胞,原理是利用病毒具有傳送其基因組進(jìn)入其他細(xì)胞,進(jìn)行感染的分子機(jī)制??砂l(fā)生于完整活體(in vivo)或是細(xì)胞培養(yǎng)(in vitro)中??晒├玫牟《究煞譃槟孓D(zhuǎn)錄病毒、慢病毒與腺病毒。以這三種病毒為框架構(gòu)建的工具載體常稱(chēng)之為病毒載體。
一 慢病毒載體
慢病毒(Lentivirus) 載體是以HIV-1(人類(lèi)**缺陷I型病毒)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的基因**載體。
特點(diǎn):
1.區(qū)別一般的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體,它對(duì)分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞均具有感染能力,常用于感染難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,如原代細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞、干細(xì)胞、不分化細(xì)胞、心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞,且效率近
2.可裝載DNA片段容量高達(dá)8kb
3.目的基因進(jìn)入到宿主細(xì)胞之后,經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)錄,整合到基因組,形成穩(wěn)定遺傳物質(zhì),使得目的基因在細(xì)胞中可穩(wěn)定長(zhǎng)期表達(dá)。
4.病毒載體顆粒通過(guò)包裝元件和含病毒基因組質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞系。利用逆轉(zhuǎn)錄機(jī)制構(gòu)建自我失活(SIV)的HIV-1來(lái)源的載體,一旦轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞后,它就喪失了病毒長(zhǎng)末端重復(fù)的轉(zhuǎn)錄能力,減少了產(chǎn)生重組病毒的機(jī)會(huì),并避免了與啟動(dòng)子干擾的問(wèn)題。
綜上特點(diǎn)決定了其應(yīng)用、意義:
1.用慢病毒載體攜帶目的基因比用質(zhì)粒瞬時(shí)轉(zhuǎn)染更適于穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建。
2.載體帶有可進(jìn)行高效率的包裝、轉(zhuǎn)染并穩(wěn)定整合進(jìn)靶細(xì)胞的基因組中的序列元件,其產(chǎn)生滴度更高,為活體動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)提供高性?xún)r(jià)比的包含目的基因的病毒液。
3.其高轉(zhuǎn)導(dǎo)效率及整合到基因組的特點(diǎn)為RNAi,cDNA 克隆以及報(bào)告基因的研究提供了一個(gè)有利的途徑。
二 腺病毒載體
腺病毒(adenovirus ) 腺病毒顆粒沒(méi)有包膜的直徑為70~90nm的顆粒,由252個(gè)殼粒呈二十面體排列構(gòu)成。每個(gè)殼粒的直徑為7~9nm。衣殼里是線(xiàn)狀雙鏈DNA分子,約含35 000 bp,兩端各有長(zhǎng)約100 bp的反向重復(fù)序列。
腺病毒的結(jié)構(gòu)蛋白在細(xì)胞核內(nèi)聚集形成病毒衣殼,病毒的基因組被包裝進(jìn)去,形成有感染能力的病毒顆粒,并終裂解宿主細(xì)胞被釋放出去,完成腺病毒的生活周期。
特點(diǎn):
1.腺病毒具有宿主范圍非常廣,能感染增殖和非增殖各種細(xì)胞,如肝細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等
2.腺病毒基因組較大(36kb)絕大多數(shù)基因組均能被外源基因取代,故插入大片段外源基因的潛力大。
3.不整合到染色體中,目的基因在宿主細(xì)胞基因組外游歷狀態(tài)下表達(dá),無(wú)插入致突變性,對(duì)人致病性低;
4.是瞬時(shí)轉(zhuǎn)染,表達(dá)快速,容易將外源基因直接轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞中,有效表達(dá)成活性蛋白。
5.能自行復(fù)制,有效進(jìn)行增殖,產(chǎn)生滴度高;
6.與人類(lèi)基因同源;
7.能在同一細(xì)胞株或組織中設(shè)計(jì)表達(dá)多個(gè)基因。簡(jiǎn)單的方法是將含有兩個(gè)基因的雙表達(dá)盒插入腺病毒轉(zhuǎn)移載體中,或者用不同的重組病毒共轉(zhuǎn)染目的細(xì)胞株來(lái)分別表達(dá)一個(gè)蛋白。
綜上腺病毒載體的特點(diǎn),產(chǎn)生了其應(yīng)用和意義:
1.應(yīng)用于體內(nèi)接種疫苗。用攜帶**調(diào)節(jié)基因或腫瘤特異抗原已近的腺病毒載體轉(zhuǎn)入相應(yīng)腫瘤細(xì)胞以誘導(dǎo)抗腫瘤**反應(yīng),可制成具有抗腫瘤活性的瘤苗。
2.應(yīng)用于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),基因轉(zhuǎn)位,Co-IP,動(dòng)物實(shí)驗(yàn),干細(xì)胞研究等科研實(shí)驗(yàn)。
3.可以完成較高難度的克隆構(gòu)建,包括具有細(xì)胞毒性作用基因的腺病毒構(gòu)建,在短時(shí)間內(nèi)完成從原始質(zhì)粒到病毒DNA的構(gòu)建工作。
4.產(chǎn)生滴度高,非常適于基因**。例如:Rosenfeld等用構(gòu)建的含肌糖原磷酸化酶cDNA的重組腺病毒感染肝細(xì)胞,糖原磷酸化酶活性增加46倍,提示可以對(duì)糖原蓄積**進(jìn)行基因**。