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慢病毒载体的构建

关键词: 慢病毒载体 来源: 

  1. 构建原理

  慢病毒属于逆转录病毒科,但其基因组结构复杂,除 gag、pol 和 env 这 3 个和单纯逆转录病毒相似的结构基因外,还包括 4 个辅助基因,vif、vpr、nef、vpu 和 2 个调节基因 tat 和 rev 。 HIV 21 是慢病毒中最具特征性的病毒,第一个慢病毒载体系统即以此病毒为基础进行构建的。慢病毒载体的构建原理就是将 HIV 21 基因组中的顺式作用元件 ( 如包装信号、长末端重复序列 ) 和编码反式作用蛋白的序列进行分离。载体系统包括包装成分和载体成分:包装成分由 HIV 21 基因组去除了包装、逆转录和整合所需的顺式作用序列而构建,能反式提供产生病毒颗粒所需的蛋白;载体成分与包装成分互补,含有包装、逆转录和整合所需的 HIV 21顺式作用序列。同时具有异源启动子控制下的多克隆位点及在此位点插入的目的基因。为降低两种成分同源重组产生有复制能力的病毒 (RCV ) 的可能性,将包装成分的 5 ′ LTR 换成巨细胞病毒 (CMV ) 立即早期启动子,3 ′ LTR 换成 SV 40 polyA 位点等。将包装成分分别构建在两个质粒上,即一个表达 gag 和 pol、另一个表达 env 。根据这个原理,Naldini 和 Kafri 等构建了三质粒表达系统。

  2. 三质粒表达系统

  三质粒表达系统包括包装质粒、包膜蛋白质粒和转移质粒。其中包装质粒在 CMV 启动子的控制下,表达 HIV 21 复制所需的全部反式激活蛋白,但不产生病毒包膜蛋白及辅助蛋白 vpu;包膜蛋白质粒编码水泡性口炎病毒 G 蛋白 (V SV 2G),应用 VSV 2G 包膜的假构型慢病毒载体扩大了载体的靶细胞嗜性范围,而且增加了载体的稳定性,允许通过高速离心对载体进行浓缩,提高了滴度; 转移质粒中除含有包装、逆转录及整合所需的顺式序列,还保留 350 bp 的 gag 和 RRE,并在其中插入目的基因或标志基因 ( 绿色荧光蛋白 GFP) 。将载体系统分成三个质粒最大的益处是使序列重叠的机会大大减少,减少载体重组过程中产生 RCV 的可能性。通过三质粒共转染 293T 细胞,超速离心后病毒滴度可达 109IU /m l 。

  3. 四质粒表达系统

  为了减少 HIV 21 包装结构的序列同源性,进一步减少重组成 RCV 的可能性,Dull 等人将辅助基因去除。但由于 gag2pol 的转运需要 rev,因此,在上述的三质粒系统的基础上,构建成四质粒表达系统,该系统加上含 rev 的质粒减少了产生 RCV 的可能性,而且对非分裂期细胞转导效率无影响。


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