北京博奧龍:病毒包裝的實驗原理和實驗流程

目的基因不能直接整合到大多數真核細胞,常用的手段是將目的基因包裝成病毒來感染細胞,從而使表達滿足實驗需求。

病毒種類

病毒有很多種,常見的有慢病毒和腺病毒。

北京博奧龍:病毒包裝的實驗原理和實驗流程

腺病毒(Adenovirus,Ad)

慢病毒

原理:

慢病毒(Lentivirus)是逆轉錄病毒的一種。構建的siRNA / miRNA慢病毒載體,與化學合成的siRNA 和基於瞬時表達載體構建的普通 siRNA 載體相比,一方面可以擴增替代瞬時表達載體使用,另一方面,Lentivirus-siRNA 克隆經過慢病毒包裝系統包裝後,可用於感染依靠傳統轉染試劑難於轉染的細胞系如原代細胞、懸浮細胞和處於非分裂狀態的細胞,並且在感染後可以整合到受感染細胞的基因組,進行長時間的穩定表達。

慢病毒包裝簡要流程:

1)含有目的基因的慢病毒 RNAi 干擾載體的構建和質粒純化提取。

2)慢病毒載體,包裝系統共轉染病毒包裝細胞293T等。

3)培養 48hrs - 72hrs 左右,收集含有病毒的上清培養液。

4)病毒的純化和濃縮。

5)分裝、- 80 ℃保存。

6)滴度測定目的基因檢定,並出具檢測報告。


腺病毒

原理:

腺病毒(Adenovirus,Ad)是一種無包膜的線狀雙鏈DNA病毒,其複製不依賴於宿主細胞的分裂。有近50個血清型,大多數Ad載體都是基於血清型2和5,通過轉基因的方式取代E1和E3基因,降低病毒的複製能力。這些重組病毒僅在高水平表達E1和E3基因的細胞中複製,因此是一種適用於治療的高效控制系統。

特點:

1)幾乎可以感染所有類型的細胞。

2)可以獲得複製缺陷型 (E1 和 E3 缺失) 的腺病毒。

3)病毒滴度高,產生病毒經過濃縮後可以達到1012 PFU/mL,能有效的進行增殖。

注:plaque forming unit/ml,空斑形成單位,感染性滴度的單位一般表示為PFU/ml。

4)腺病毒載體感染宿主的範圍比較廣,製備容易,操作簡單。

5)感染細胞時,不整合到染色體中,不存在激活致癌基因或插入突變等危險,生物安全性高。

腺病毒包裝簡要流程 :

1)構建表達 siRNA/miRNA 的腺病毒載體。

2)採用 PacI 消化純化的質粒。

3)消化好的腺病毒表達載體轉染 293A 細胞,收穫細胞以製備病毒粗提液。

4)將病毒粗提液感染293A細胞以擴增病毒。

5)分裝,-80℃保存。


慢病毒和腺病毒的比較

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構建目的基因載體

構建方法

一般是根據原始質粒信息確定克隆方案,有以下兩種方法。

1)如果原始質粒與載體有匹配酶切位點,採用相應的內切酶切下相應片段,回收並連接到載體,酶切,並測序鑑定。

2)如果沒有匹配的酶切位點,則設計帶有特殊接頭的引物進行PCR擴增,得到目的片段,採用相應的內切酶切下相應片段,回收並連接到穿梭載體,酶切,並測序鑑定。

質粒載體

能夠進行自主複製的環狀DNA雙鏈結構,包括真核生物的細胞器(主要指線粒體和葉綠體)中和細菌細胞擬核區以外的環狀脫氧核糖核酸(DNA)分子。

質粒載體特徵

質粒上常有抗生素的抗性基因,例如,四環素抗性基因或卡那黴素抗性基因等。有些質粒稱為附加體(episome),這類質粒能夠整合進真菌的染色體,也能從整合位置上切離下來成為遊離於染色體外的DNA分子。質粒在宿主細胞體內外都可複製。通過個些特性,人們可以把一些目的DNA片斷構建在質粒中,通過轉化入大腸桿菌中,利用選擇培養基來篩選從而不斷的複製,來得到目的產物。

構建目的基因載體

該病毒包裝系統為三質粒系統,組成為pspax2, pMD2G, pLVX-IRES-ZsGreen1/pLVX-shRNA2。其中質粒上的ZsGreen1表達框能表達綠色熒光蛋白(GFP)。

慢病毒克隆載體圖譜如下:

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質粒DNA在大腸桿菌裡轉化

連接上目的基因的質粒轉化大腸桿菌是為了讓目的基因在大腸桿菌裡擴增,然後提取質粒,以下是質粒DNA在大腸桿菌裡轉化的三步驟。


大腸桿菌和感受態細胞的製備:

1)從大腸桿菌平板上挑取一個單菌落於3mlLB培養基的試管中,37℃振盪培養過夜。

2)取0.4ml菌液轉接到40mlLB液體培養基中,37℃振盪培養2~3h。

3)菌液轉移到50ml離心管中,冰上放置10min 4)4℃離心10min(4000r/min)。

4)倒出培養液,將管口倒置以便培養液流盡。

5)用冰浴的0.1mol/L氯化鈣10ml懸浮細胞沉澱,立即冰浴30min。

6)4℃離心10min(4000r/min)。

7)倒出上清液,用冰浴的0.1mol/L氯化鈣2ml懸浮細胞(冰上放置)。

8)分裝細胞,200ul一份,4℃保存。


感受態細胞(competent cell):

理化方法誘導細胞,使其處於最適攝取和容納外來DNA的生理狀態。主要原理就是通過處理使細胞的通透性變大,直觀的說,使得細胞膜表面出現一些孔洞,便於外源基因或載體進入感受態細胞。由於細胞膜的流動性,這種孔洞會被細胞自身所修復。

質粒DNA的轉化:

1)取200ul新鮮製備的感受態細胞,加入質粒DNA2ul混勻,冰浴30min。

2)離心管放到42℃保溫90s。

3)冰浴2min。

4)每管加800ulLB液體培養基,37℃培養1h(150r/min)。

5)取適當體積(100ul)的復甦細胞,塗布在選擇性培養基上,正置30min。

6)倒置平皿37℃,12~16h,出現菌落。


質粒提取步驟:

1)取1~4ml在LB培養基中培養過夜的菌液,12000rpm離心1min,棄上清。

2)加250ul溶液Ⅰ/RNaseA(溶液Ⅰ為細胞懸浮液)混合液,漩渦劇烈振盪直至菌體完全重新懸浮,室溫靜置1-2min。

3)加入250ul溶液Ⅱ(細胞裂解液),輕柔的反覆顛倒混勻5-6次。室溫放置1-2min,使菌體充分裂解,直至形成澄清的裂解溶液。

4)加入350ul溶液Ⅲ(中和液),立刻輕柔地反覆顛倒混勻5-6次,此時會出現白色絮狀沉澱。

5)12000rpm室溫離心10min,收集上清。

6)將上清置於DNA純化柱中,靜置1-2min。

7)12000轉離心1min,棄濾液。

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8)加入500ul溶液PB(洗滌液)12000轉離心1min,棄濾液,目的是將硅膠膜上吸附的蛋白、鹽等雜質洗脫,以獲得高質量質粒DNA。

9)加入500ul溶液W(去鹽液),12000轉離心1min,棄濾液,重複一次。

10)12000轉離心3min,以徹底去除純化柱中殘留的液體。

11)將DNA純化柱置於新的離心管中,懸浮滴加50-100ul溶液Eluent(為無菌的雙蒸水,PH為8.0-8.5),室溫放置2min。

12)12000轉離心1min,此時管底即為高純度的質粒DNA,質粒於-20℃保存。

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