病毒載體
經典的病毒載體主要有四類,腺病毒,腺相關病毒,逆轉錄病毒和慢病毒。他們具備侵染細胞譜廣,效率高等特點并廣為研究人員熟知。它們的特點總結歸納如表一。
表一:六大病毒載體技術的比較
載體 | 感染廣譜性 | 靶細胞類型 | 表達形式 | 表達時間 | 免疫原性 | 外源片段容量(Kb) | 滴度(TU/ml) | 缺點 |
腺病毒載體 | 高 | 分裂和非分裂 | 非整合 | 2-4周 | 高 | 36 | 1012 | 免疫原性高,瞬時表達 |
腺相關病毒載體 | 中 | 非分裂為主分裂 | 非整合為主;整合 | 數年 | 無 | 4 | 1012 | 外源片段容量小 |
逆轉錄病毒載體 | 中 | 分裂 | 整合 | 數年 | 低 | 8 | 108 | 不能感染非分裂細胞 |
慢病毒載體 | 高 | 分裂和非分裂 | 整合 | 數年 | 低 | 5-8 | 1010 | 外源片段容量小 |
狂犬病病毒載體 | 對腦神經細胞侵染效率高 | 分裂和非分裂 | 整合 | 無 | ||||
昆蟲桿狀病毒載體 | 中 | 分裂 | 整合 | 數年 | 低 | 1012 | 感染譜數據庫還有待豐富 |
病毒載體介導的基因傳遞的優勢
通過表二,可以發現病毒載體介導的基因傳導方法相比非病毒載體,具備高效,廣譜,長期穩定表達以及能用于動物體內細胞等幾乎所有優點。
表二:不同基因傳遞方法的比較
載體/方法 | 適用靶細胞類型 | 基因傳遞廣譜性 | 動物體內基因傳遞能力 | 操作便捷性 | 細胞毒性 | 長期表達能力 | 引起免疫反應 |
化學試劑 | 1,部分貼壁細胞 2,部分懸浮細胞 | 低 | 極低 | 高 | 低到中 | 低 | 低 |
電轉 | 1,部分懸浮細胞 2,部分貼壁細胞 | 中 | 可操作性低 | 中 | 低到中 | 低 | 無 |
病毒載體 | 1,幾乎所有貼壁細胞 2,幾乎所有懸浮細胞 3,幾乎所有非分裂細胞 | 高 | 高 | 高 | 低 | 高 | 低到中 |
病毒制備和感染:
腺病毒:
腺病毒基因組非常大,而且酶切位點非常少,導致很難直接制備腺病毒載體。通常通過使用穿梭載體在細菌或者包裝細胞系內進行重組從而將外源片段轉移到病毒基因組中。
慢病毒:
外源插入片段一旦被克隆至慢病毒載體后,其兩側為長片段重復序列(LTR)以及
腺相關病毒:
腺相關病毒載體含有反向末端重復序列(ITR)。輔助質粒用來表達病毒包裝必須基因(E2A, E4 VA and E1)。
注意事項:
插入片段大小和插入片段性質因素:一些插入片段的表達由于對宿主或者包裝細胞系有毒性從而使得滴度比較低。在這種情況下,使用誘導表達系統。還有一些插入片段太大或者太小都可能導致病毒包裝效率不高。 添加輔助序列增加插入片段的大小或者對病毒進行濃縮純化提高滴度。插入片段如果過大可以選擇容量更大的病毒包裝系統。
小竅門:
構建分子病毒載體時,使用recA-細菌擴增病毒分子載體。當轉染包裝細胞時,盡可能使用傳代次數低的細胞。
注意事項:
使用純度盡可能高的質粒,最理想的是經過氯化銫密度梯度離心純化的質粒。收獲病毒后,推薦進行病毒濃縮并使用病毒純化試劑盒或者氯化銫密度梯度離心純化。
小竅門:
用病毒去感染細胞時,加入polybrene會增加感染效率
小竅門:
將病毒凍存在-80°C。但盡量減少凍融次數,推薦分裝成單次使用量的小容量包裝。避免反復凍融3次以上。
表三:化學,物理和病毒載體方法進行基因傳遞的具體優缺點比較
基因傳遞方法 優點 缺點
病毒載體 ? 高感染效率,廣譜性高 ? 制備復雜
? 適合大規模實驗操作 ? 對病毒載體質量要求高
? 能高效感染體內細胞 ? 需要低溫(-80°C )儲存
? 可以在體內感染特定細胞 ? 價格偏高
? 易篩選細胞穩定株 ? 部分病毒載體對基因大小有容量限制
化學方法 ? 部分細胞轉染效率高 ? 廣譜性不高
? 易操作 ? 部分試劑毒性大
? 對轉染基因大小容量限制小 ? 體內轉染效果差
? 試劑穩定,易儲存
物理方法 ? 對大部分體外細胞轉染效率高 ? 需要購買昂貴設備
? 易操作 ? 體內轉染可操作性差
? 不受基因大小限制 ? 部分原代,非分裂細胞轉染效果差
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