可诱导慢病毒载体的优化策略及应用

以1型人免疫缺陷病毒(HIV-1)为基础构建的慢病毒载体具有可感染非分裂细胞、免疫反应小、携带的基因片段容量大和可整合进宿主基因组而长期表达等优点,因而成为最理想的基因转移载体之一。可诱导慢病毒载体介导的可诱导基因表达系统能够有效控制目的基因表达,扩大了慢病毒载体的临床应用潜能,成为很有前景的基因治疗载体。主要介绍带有四环素和其他几种诱导系统的可调控性慢病毒载体及其改进,以及可诱导慢病毒载体在RNA干扰中的应用。     

基于四环素调控系统的病毒载体在基因治疗中的应用

基因治疗已经发展成为处理各种疾病的理想治疗模式.病毒载体是将基因递送到体内或体外的分裂和非分裂细胞的有效工具.病毒载体基因治疗在临床环境成功应用的一个重要问题是严谨和持续地调控基因表达.目前,已经报道的无毒且严谨的调控转基因表达系统中,四环素转录调控系统是在体内和体外研究最好而且高效的调控系统.Tet调控系统已经被编码在慢病毒属、腺病毒属、腺相关病毒属和逆转录病毒属,而且可以有效地对基因进行调控.将主要讨论已经在Tet调控系统调控下递送基因的主要载体系统及其在基因治疗上的应用.     

用慢病毒载体制备转基因动物的研究进展

慢病毒是逆转录病毒的一种 ,具有逆转录病毒的基本结构 ,但也有不同于逆转录病毒的组份和特性 ,作为基因治疗载体发展起来 ,最近已用于转基因动物制备。慢病毒像其它逆转录病毒一样 ,其基因组经逆转录后能整合在宿主DNA上 ;由于病毒载体经改构后 ,不在宿主细胞增殖 ,不会导致寄主细胞的死亡 ,被它感染的或转化的动物细胞能够连续传代 ;这种载体的最大优势是能感染静止细胞和不产生嵌合体动物。详细介绍了慢病毒载体构建原理、近年慢病毒载体在转基因动物制备方法和应用研究的新进展。     

慢病毒载体定量检测方法的研究进展

免疫疗法正在发展成为一种可用于多种恶性肿瘤的有效且侵入性较小的治疗方法。慢病毒载体(Lentiviral vectors,LVs)因其能够稳定地整合相对较大的外源DNA,并且有效地转导分裂细胞和非分裂细胞,已在免疫治疗中显现出巨大潜力。临床应用对慢病毒载体具有较高的质量要求,需要对最终产品进行严格的质量控制以保证其纯度、效力和安全性。其中慢病毒载体的定量检测是产品研发和质控的关键环节之一。文中总结了LVs定量检测的现有方法,包括流式细胞术(Fluorescence activated cell sorter,FACS)、P24酶联免疫法(P24 enzyme-linked immunosorbent assay,P24 ELISA)、实时荧光定量PCR方法 (Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-q PCR)、纳米粒子跟踪分析(Nanoparticle tracking analysis,NTA)、可调电阻式脉冲传感(Tunable resistive pulse sensing,TRPS)和病毒计数仪(Virus counter,VC),并对其优缺点进行比较,对发展新的检测方法和存在的挑战进行了展望。     

第三代慢病毒高效率包装系统的建立

慢病毒介导法是最有前途的转基因动物生产方法之一,高滴度慢病毒颗粒的包装是慢病毒转基因动物技术的关键.本研究应用含有增强型绿色荧光蛋白基因(eGFP)的第3代慢病毒载体系统,用脂质体转染法将慢病毒系统4质粒共转染293T包装细胞,培养48～72 h收集病毒上清液,通过超速离心进行浓缩,采用批量快速测定法(LaSRT)测定病毒滴度.结果显示,用脂质体转染法包装的慢病毒能成功地感染293T细胞,经检测病毒滴度达到5×108IU/mL以上,初步建成了高滴度慢病毒包装平台,为慢病毒介导制作转基因动物奠定了良好的研究基础.     

中试制备临床级别第三代慢病毒

基因治疗是一个快速发展的领域,其中关于慢病毒介导的外源基因导入研究得最为广泛。随着研发技术的不断发展,在安全性方面慢病毒已经从第一代发展至第三代,而如何工程化获得高滴度慢病毒仍是当今技术一大瓶颈。运用Fibra-Cel片状载体作为HEK293T细胞载体基质,联合多个无菌细胞转瓶在滚瓶机上培养,对贴壁细胞进行规模放大化生产。通过对第三代慢病毒包装过程中影响慢病毒滴度的因素进行逐一筛选,使病毒滴度达到最优。研究结果成功运用Fibra-Cel片状载体作为HEK293T细胞粘附载体基质,作为一种贴壁细胞规模放大的方法,筛选出了利用滚瓶机制备第三代慢病毒的最优条件,规模化生产了3批慢病毒。在时间上,将慢病毒的生产时间从质粒转染到病毒收集的120 h缩短至54 h;在成本上,利用滚瓶机代替生物反应器实现了无需反复灭菌、全程一次性产品的安全有效低成本的运行,为慢病毒的规模化制备提供了技术上的支持,为临床应用奠定了坚实的基础。     

卵周隙内注射慢病毒生产转基因绵羊的方法

目的提高并稳定转基因绵羊生产效率。方法采用卵周隙内注射慢病毒的方法生产转基因绵羊。比较了不同发育阶段卵母细胞注射慢病毒对其后期发育及基因表达的影响,对照了注射不同慢病毒剂量以及不同熟练程度人员操作,对胚胎发育及基因表达率的影响。结果 (1)受精前或受精后注射慢病毒对胚胎后期发育和阳性率没有影响(P>0.05);(2)在受精后的单细胞注射或者2～4细胞期注射慢病毒对胚胎后期发育和阳性率也都没有影响(P>0.05);(3)慢病毒注射剂量在50～100 pL之间对转基因效率没有影响(P>0.05);(4)操作人员的熟练程度不影响胚胎成活率和转基因效率(P>0.05)。结论建立了卵周隙内注射慢病毒生产转基因绵羊的方法,并使转基因胚胎阳性率稳定在70%以上。     

利用Gateway技术构建慢病毒载体及其在鸡囊胚细胞中的表达

目的:建立慢病毒载体介导的外源基因在动物中表达的模式。方法:通过PCR扩增出带EGFP基因和特异性结合位点的DNA序列,并应用Gateway技术构建了带EGFP基因的pLenti6/v5-DEST慢病毒载体。利用磷酸钙介导慢病毒4质粒系统在包装细胞中转染,收集并浓缩产生的病毒颗粒,通过感染293FT细胞测定慢病毒滴度。结果:通过PCR扩增后测序分析,表明慢病毒载体构建正确。病毒滴度测定结果为2×107TU/mL。并用慢病毒对鸡囊胚细胞进行感染,获得了较强的表达效果。结论:慢病毒载体系统所产生的病毒颗粒对动物细胞具有较强的感染能力,为慢病毒载体在转基因家禽研究中的应用奠定了基础。     

应用荧光实时定量PCR方法检测重组慢病毒滴度及其感染效率

慢病毒载体已经广泛应用于动物模型中基因治疗的研究和转基因动物的制备．而准确地测定重组慢病毒的滴度和感染效率是其关键步骤．通过荧光实时定量PCR的方法定量分析重组慢病毒的颗粒数以及病毒的活性滴度,并以GFP报告基因的方法作为对照来验证定量PCR方法的准确性．研究结果显示,应用荧光实时定量PCR法与GFP报告基因法测定得到的病毒活性滴度成正相关,而且前者可以更加准确地测定病毒滴度和病毒感染效率．     

慢病毒载体构建及结构优化

慢病毒载体目前是基因治疗中研究较多的载体,与通常使用的逆转录病毒载体和腺病毒载体比较,它有感染非分裂期细胞及容纳外源性目的基因片段大等优点。对其结构的优化主要集中在提高生物安全性,提高转基因表达、转基因表达的调控及载体靶向性等方面。本文介绍了慢病毒载体构建及结构优化方面的研究进展作一综述。     

Silencing myostatin gene by RNAi in sheep embryos

Myostatin (MSTN) gene is described as a negative regulator of the skeletal muscle growth. Controlling MSTN gene expression by genetic manipulation could accelerate the muscle growth and meat production of livestock animals. In the present study, several siRNAs targeting sheep MSTN gene were designed and their interfering efficiency was evaluated in vitro. The present study showed that one of the siRNAs, PSL1, could down-regulate the expression of MSTN significantly. PSL1 was ligated into lentivirus vector, GP-Supersilencing, to construct a siRNA expression lentivirus vector. Fibroblast cells were infected by lentivirus particles and positive cells were isolated by flow cytometry. Nucleus of the positive cell was transferred into enucleated oocytes of sheep. The present study showed that 99.4% of the sorted cells displayed green fluorescence. After enucleation of oocytes with microinjection, about 20% of reconstructed embryos can be developed into morulas, and strong green fluorescence could be observed using a fluorescence microscope. This method can be available to produce transgenic cell line for somatic cell nucleus transfer for transgenic animals.     

Transgenic embryos and mice produced from low titre lentiviral vectors

Lentiviral vectors are now recognised as an efficient transgene delivery system which can result in greater than 90% of founder animals carrying the transgene. Vector injection into the perivitelline space has emerged as the standard delivery method but is limited by the need for high-titre lentivirus vector preparations. Based on a modified perivitelline injection method we demonstrate that transgenic animals can be generated from low-titre virus vector preparations further simplifying lentiviral transgenesis. Repeat injection of 10⁷ TU/ml vector preparation resulted in 23% of embryos carrying the transgene compare to 1% from a single injection. Embryos exposed to repeat injection of vector developed to blastocyst with the same efficiency as non-injected embryos and produced transgenic mice capable of transmitting the transgene through the germline     

表达人尿激酶原突变体的重组山羊乳腺特异性表达慢病毒载体的构建

目的：构建山羊乳腺特异性表达尿激酶原突变体的重组慢病毒载体,证明其表达的有效性。方法：将劳氏肉瘤病毒增强子／启动子、复制缺陷型人免疫缺陷病毒（HIV-1）的5′端长重复序列（LTR）、HIV-1ψ包装信号、HIVRev反应元件、山羊β-酪蛋白调控序列、尿激酶原M13cDNA、AU3／3′LTR、牛生长激素（BGH）基因poly（A）依次连接,构建乳腺特异性表达的慢病毒载体,通过体外转染人乳腺癌细胞系MCF-7、中国仓鼠卵巢细胞及泌乳山羊乳腺注射证明其表达有效性。结果：酶切鉴定证实山羊乳腺特异性表达载体构建正确;将该载体转染细胞,采用溶圈法和Western印迹检测证实了其表达的有效性;慢病毒载体注射到泌乳山羊的乳腺,在乳汁中也检测到了尿激酶原的表达。结论：为在转基因动物乳腺中表达尿激酶原突变体奠定了基础。     

转基因鸡生物反应器载体的构建及其表达特性分析

以增强型绿色荧光蛋白和萤火虫荧光素酶为报告基因,构建了鸡卵清蛋白启动子表达载体和慢病毒载体,以巨细胞病毒 (Cytomegalovirus,CMV)启动子表达载体为对照,转染或感染鸡原代输卵管上皮细胞、鸡胚成纤维细胞、鼠3T3-L1前脂肪细胞和牛乳腺上皮细胞,通过荧光和酶活性检测,旨在筛选出用于实现转基因鸡生物反应器的高效特异性表达载体。结果发现,鸡卵清蛋白启动子表达载体转染以上4种细胞后2种标记基因均有表达,没有表现出明显的细胞特异性,且荧光素酶检测结果表明其在各细胞组中表达活性都低于CMV启动子表达载体100倍以上;慢病毒载体感染以上4种细胞后2种标记基因均有表达,在鸡输卵管上皮细胞组感染单个细胞的病毒颗粒 (Multiplicity of infection,MOI) 为20时绿色荧光蛋白表达量就可以达到CMV启动子表达载体的水平。上述结果表明,基于卵清蛋白基因调控序列构建的表达载体无法实现外源基因的高效、特异性表达,而慢病毒载体在表达活性和广泛性上可以用于进行鸡输卵管生物反应器的研究。     

Rapid generation of dendritic cell specific transgenic mice by lentiviral vectors

Dendritic cell (DC) specific transgenic mice are a most important model for investigating dendritic cell functions in vivo. Recently, lentivirus mediated gene transfer has become a powerful and convenient method for generation of transgenic mice. We cloned a 1.2 kb CD11c promoter and constructed a lentiviral vector, which efficiently drove DC-specific expression in vitro. After microinjection of purified virus into the perivitelline space of single-cell embryo, more than 80% newborn mice were transgenic and 7 F0 founders were rapidly generated in 2 months. GFP was strictly expressed in CD11c+ cells in spleens, thymus and lymph nodes of the transgenic mice. Importantly, the physiological characteristics and functions of DCs in the transgenic mice were not altered by the specific expression. These results indicate that this vector could be used to rapidly prepare DC-specific transgenic mice. Thus, this lentiviral vector system may provide a convenient and useful tool to study the properties of DCs in vivo.     

Development of an avian leukosis-sarcoma virus subgroup A pseudotyped lentiviral vector

We are using avian leukosis-sarcoma virus (ALSV) vectors to generate mouse tumor models in transgenic mice expressing TVA, the receptor for subgroup A ALSV. Like other classical retroviruses, ALSV requires cell division to establish a provirus after infection of host cells. In contrast, lentiviral vectors are capable of integrating their viral DNA into the genomes of nondividing cells. With the intention of initiating tumorigenesis in resting, TVA-positive cells, we have developed a system for the preparation of a human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1)-based lentiviral vector, pseudotyped with the envelope protein of ALSV subgroup A (EnvA). The HIV(ALSV-A) vector retains the requirement for TVA on the surface of target cells and can be produced at titers of 5 x 10(3) infectious units (IU)/ml. By inserting the central polypurine tract (cPPT) from the HIV-1 pol gene and removing the cytoplasmic tail of EnvA, the pseudotype can be produced at titers approaching 10(5) IU/ml and can be concentrated by ultracentrifugation to titers of 10(7) IU/ml. HIV(ALSV-A) also infects embryonic fibroblasts derived from transgenic mice in which TVA expression is driven by the beta-actin promoter. In addition, this lentivirus pseudotype efficiently infects these fibroblasts after cell cycle arrest, when they are resistant to infection by ALSV vectors. This system may be useful for introducing genes into somatic cells in adult TVA transgenic animals and allows evaluation of the effects of altered gene expression in differentiated cell types in vivo.     

Intravenous injection of a lentiviral vector encoding NY-ESO-1 induces an effective CTL response

Lentiviral vectors can efficiently transduce a variety of nondividing cells, including APCs. We assessed the immunogenicity of a lentiviral vector encoding the melanoma Ag NY-ESO-1 in HLA-A2 transgenic mice. Direct i.v. injection of NY-ESO-1 lentivirus induced NY-ESO-1(157-165)-specific CD8(+) cells, detected ex vivo with an A2/H-2K(b) chimeric class I tetramer. These NY-ESO-1(157-165)-specific CD8(+) cells could be expanded by boosting with an NY-ESO-1 vaccinia virus and could kill NY-ESO-1(157-165) peptide-pulsed targets in vivo. Such direct lentiviral vector injection was similar in potency to the injection of in vitro-transduced dendritic cells (DC). In addition, human monocyte-derived DC transduced by the NY-ESO-1 lentivirus stimulated an NY-ESO-1(157-165)-specific specific CTL clone. These data suggest that direct lentiviral transduction of DC in vivo might provide a powerful immunotherapeutic strategy.     

慢病毒载体与造血干细胞介导的基因治疗

慢病毒载体不仅能感染造血干细胞 (HSCs) ,使携带的目的基因整合至HSCs基因组内 ,且能利用病毒携带的调控元件 ,使目的基因随HSCs细胞特异性表达 ,因此是一种有效的感染HSCs和进行基因治疗的工具。主要对慢病毒载体基因组特点、改建过程、慢病毒对干细胞的感染能力、慢病毒携带的目的基因在HSCs内的表达及调控等方面做了简要的综述     

miR-455慢病毒表达载体的构建与鉴定

目的：构建人源microRNA-455（miR-455）慢病毒载体,并鉴定成熟has-miR-455在细胞内的表达水平。方法：提取siHa细胞中的人基因组DNA,设计并合成人miR-455的上下游引物,PCR扩增目的基因,将其中表达miR-455的结构经酶切后插入慢病毒转移质粒pWPT-GFP,构建成pWPT-GFP-pri-miR-455,在293T细胞中与pMD2G、pSPAX2包装产生慢病毒,并用含慢病毒的上清感染SiHa细胞。结果：测序结果证明插入质粒载体中的miR-455前体序列完全正确,慢病毒载体构建成功并获得相应的慢病毒;重组慢病毒质粒pWPT-GFP-pri-miR-455感染SiHa细胞后上调miR-455的表达近40倍。结论：构建了miR-455的慢病毒载体,并能在293T细胞中表达,产生的慢病毒能成功感染SiHa细胞。为进一步研究miR-455的功能,以及利用慢病毒进行基因治疗奠定了基础。