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。     

小鼠Sema4D慢病毒过表达载体的构建与鉴定

目的构建小鼠Sema4D慢病毒过表达载体。方法采用Gateway技术将体外合成小鼠全长Sema4D基因插入并重组到预先已经插入荧光标记基因片段IRES的质粒中,阳性菌落由Ampicillin筛选后,大量繁殖,获得大量转染后的质粒,经过测序鉴定后,经慢病毒包装,转染293T细胞,经由Neomycin筛选,获得高滴度的病毒液。结果测序结果显示Sema4D基因共有2 586 bp,重组慢病毒载体共有11 966bp,其中Sema4D插在CMV启动子和IRES标记序列之间,位置为2569-5144。测序结果表明小鼠Sema4D基因已经成功构建到过表达慢病毒载体中。结论小鼠Sema4D基因慢病毒过表达载体Lenti-CMV-sema4D-IRES-PGK-neo能够正确构建,该载体为研究小鼠Sema4D基因在特定细胞内过表达株的筛选奠定基础,为其作用机制的研究提供用力工具。     

降低TGFβ1表达后对大鼠糖尿病症状改变的研究

目的：探讨降低TGFβ1的表达后,对大鼠糖尿病模型病症的改变情况,为研究TGFβ1与糖尿病发病之间提供实验数据。方法：采用腹腔注射链脲佐菌素,建立糖尿病大鼠模型,慢病毒包装TGFβ1-shRNA干扰载体,优选后皮下注射大鼠模型,以慢病毒空载shRNA注射大鼠模型作对照;检测1-5周左右两组大鼠体重和血糖变化;摘取大鼠胰腺,HE染色光学镜下观察组织形态学改变情况。结果：用RNAi沉默TGFβ1表达后,与对照组相比,干扰组大鼠体重下降较缓,血糖持续下降;HE染色可见干扰组大鼠胰岛形态较空载组稍好,分泌细胞数量稍多。结论：TGFβ1对糖尿病的发病和进展起促进作用,当抑制TGFβ1表达后,可延缓糖尿病的进展。     

慢病毒shRNA表达载体介导人肿瘤细胞基因稳定沉默的影响因素

目的 探讨慢病毒载体介导人肿瘤细胞RNA干扰的影响因素。方法 以乏氧诱导因子-1α（Hypoxia-inducible factor-1α, HIF-1α）和乏氧诱导因子-1β（Hypoxia-inducible factor-1β, HIF-1β）基因为靶基因,采用Invitrogen公司的BLOCK-iT Lentiviral RNAi Expression System生产表达靶基因shRNA的慢病毒载体,转导Hela、SPCA1和A549,采用定量RT-PCR技术检测靶基因mRNA表达水平。结果 用此系统生产慢病毒,每一10cm培养皿可收获6.3×1010个病毒颗粒。浓度为2×1010copies/ml的Lenti6-HIF1α和Lenti6-HIF1β转导SPCA1、A549和Hela细胞的功能滴度分别为：1.8×106TU/ml、1.2×106TU/ml、1.75×106TU/ml和1.76×106TU/ml、1.21×106TU/ml和1.79×106TU/ml。延长病毒的吸附时间可以提高转导效率, 8小时以内转导效率与吸附时间呈正比,12小时开始进入平台期。1/4、1/2、1、2、4、8倍MOI的Lenti6-HIF1α病毒转导SPCA1和Hela细胞48小时后,RNAi效果与病毒量呈正相比。用筛选的转导细胞证实,RNAi长期效果与细胞类型无关,但与shRNA表达结构整合到靶细胞基因组的拷贝数呈正相关。结论 慢病毒载体介导人肿瘤细胞RNA干扰,短期基因抑制效果取决于细胞类型、病毒量和病毒的吸附时间,稳定基因沉默效果与病毒整合到靶细胞基因组的拷贝数密切相关。     

Ratiometric-pericam-mt慢病毒的构建及其线粒体钙检测功能的验证

目的:基于由环状异构黄色荧光蛋白(Circularly Permuted EYFP)改造的具有线粒体定位功能的Ratiometric-pericam-mt(rp-mt)荧光蛋白构建携带有rp-mt基因的慢病毒载体,验证其在线粒体钙检测中的功能,为进一步研究线粒体钙稳态在细胞生命活动中发挥的作用提供参考依据。方法:采用慢病毒载体EF-1αF-puro和rp-mt质粒构建携带有rp-mt基因的重组慢病毒载体,经脂质体法在293T细胞中与包装质粒共转染,收集构建好的重组慢病毒EF-1αF-puro-rp-mt并体外感染人肝癌细胞SNU-739,验证重组慢病毒EF-1αF-puro-rp-mt的活性功能。结果:以慢病毒载体EF-1αF-puro为骨架质粒,成功构建了携带有rp-mt基因的重组慢病毒载体(EF-1αF-puro-rp-mt),收集获得的重组慢病毒滴度为4×10~6TU/m L。将携带有rp-mt基因的慢病毒EF-1αF-puro-rp-mt感染SNU-739细胞48小时后,在荧光显微镜下观察到有超过85%的细胞发出绿色荧光,定位于细胞线粒体内,且对SNU-739细胞进行Ru360和CGP37157处理后,细胞荧光强度随线粒体内钙水平改变而增强或减弱。结论:采用脂质体包装法成功构建了携带有rp-mt基因的重组慢病毒EF-1αF-puro-rp-mt,细胞经该慢病毒转染后可稳定表达具有线粒体定位功能的荧光蛋白rp-mt,准确地检测细胞线粒体钙离子水平。     

转录因子SOX9基因对脑胶质瘤干细胞干性维持的相关性研究

目的:应用慢病毒干扰SOX9的表达,观察其对脑胶质瘤干细胞干性维持的影响。方法:设计2条针对SOX9转录短发夹RNA(sh RNA)的DNA序列,构建慢病毒并感染胶质瘤细胞系U87、U251细胞,利用嘌呤霉素筛选稳转细胞。在转录水平及蛋白水平检测SOX9的沉默效果,利用荧光实时定量PCR(q RT-PCR)及免疫荧光染色检测相应干细胞相关标志分子SOX2、Nestin的表达差异。比较诱导形成的胶质瘤干细胞成球能力(肿瘤干细胞成球的直径),同时利用荧光实时定量PCR(q RT-PCR)及免疫荧光染色对干细胞相关标志物SOX2、Nestin的表达水平进行比较。结果:SOX9成功包装慢病毒并有效感染U87、U251细胞,实时荧光定量PCR检测其抑制率分别可降低83.74%和80.12%。并且在稳转细胞系水平相关干细胞标志分子表达含量有明显下降。在干细胞层面沉默SOX9可以明显抑制胶质瘤细胞诱导成球的直径(P0.01),同时免疫荧光显示肿瘤干细胞相关干性分子SOX2、Nestin的表达水平较对照组明显降低。结论:慢病毒感染沉默SOX9基因可以抑制胶质瘤干细胞干性的维持,为胶质瘤的生物治疗提供了重要的靶点。     

人肾脏相关基因Nox4过表达慢病毒载体的构建与定位检测

目的:克隆Nox4基因入pLenti6.3慢病毒表达载体,为探索Nox4基因在ROS产生中的作用提供实验基础。方法:根据NCBI人Nox4 mRNA序列设计引物,再利用酶切连接反应将Nox4插入到入门载体pENTR3C中,成功构建pENTR3C-Nox4后,通过LR反应,将Nox4和EGFP tag插入到慢病毒表达载体pLenti6.3中,经酶切和测序验证正确后,将重组表达质粒转染入人Hela细胞,通过Western-Blot验证Nox4的表达情况,免疫荧光验证Nox4在细胞内的定位情况。结果:入门载体及表达质粒测序比对完全正确,转染Hela细胞后可见明显的表达条带,并且主要定位于细胞器内质网中。结论:成功构建了带有EGFP tag的Nox4基因慢病毒重组表达载体,转染Hela细胞后,其能正确表达并定位于内质网中,为研究Nox4在调节ROS产生中的作用奠定了基础。     

N-乙酰氨基葡萄糖转移酶干扰慢病毒载体系统的建立及应用

目的构建针对N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（GnT）Ⅲ、Ⅳa和Ⅴ的RNA干扰（RNAi）慢病毒系统,并检测干扰慢病毒在体外小鼠肝癌细胞中对不同GnT表达的抑制作用。方法针对三种基因序列设计合成特异的shRNA序列,并构建干扰慢病毒表达载体,利用病毒包装细胞293T包装生产病毒,感染靶细胞Hca-F后,应用RT-PCR和免疫印迹检测干扰慢病毒对三种N-乙酰氨基葡萄糖转移酶表达的抑制。结果经测序证实三种干扰慢病毒表达载体构建成功,并获得高滴度的感染慢病毒。干扰慢病毒感染靶细胞后能够有效下调三种N-乙酰氨基葡萄糖转移酶的表达。结论干扰慢病毒可有效地抑制三种N-乙酰氨基葡萄糖转移酶GnT-Ⅲ、GnT-Ⅳa和GnT-Ⅴ的表达。     

乙酰肝素酶重组慢病毒转基因和siRNA干扰质粒的构建及鉴定

目的：构建乙酰肝素酶重组慢病毒转基因和siRNA干扰质粒,为探讨HPSE在在肿瘤浸润转移过程中的分子机理奠定基础。方法：乙酰肝素酶cDNA全长扩增和最佳siRNA干扰片段筛选分别采用PCR和Real-time PCR方法,慢病毒系统载体分别使用pWPI和siRNA pSico系统,采用限制性内切酶快速连接方法联接目的基因和最佳最佳siRNA干扰片段,表达载体鉴定均采用核苷酸序列测定,HPSE重组慢病毒表达质粒和siRNA片段细胞转染采用脂质体转染法。结果：成功扩增乙酰肝素酶全长并连接入pWPI载体构建成重组表达载体HPSE-pWPI,重组质粒测序结果显与HPSE基因的同源性达99%。转染293T后有HPSE基因的表达。筛选出最佳siRNA干扰片段为HPSE-1222并成功插入pSico载体,构建成重组表达载体HPSE-siRNA pSico,重组载体测序显示与构建的shRNA结构序列完全一致。结论：成功采用慢病毒载体系统构建了乙酰肝素酶重组慢病毒转基因和siRNA干扰质粒,为探讨HPSE在在肿瘤浸润转移过程中的分子机理奠定基础。     

慢病毒载体法制备红色荧光蛋白转基因小鼠

目的利用慢病毒介导的转基因方法制备红色荧光蛋白（mRFP）转基因小鼠,并建立转基因小鼠的技术平台。方法将携带mRFP基因的慢病毒注入ICR鼠单细胞受精卵卵周隙以感染受精卵,胚胎移植进假孕母鼠以获得仔代鼠,然后应用小动物活体成像仪、体视荧光显微镜和PCR等鉴定并获得mRFP转基因鼠。结果移植卵周隙注射有慢病毒的胚胎40枚给2只假孕母鼠,共获得仔鼠6只;利用体视荧光显微镜检测mRFP表达,在蛋白水平证实6只F0代中,2只（R3和R4）鼠耳高表达mRFP,其余的弱表达mRFP（R1、R2和R5）或荧光强度（R6）与野生型ICR鼠无明显差别,而DNA水平检测证实,6只F0代中,5只（R1、R2、R3、R4和R5）基因组中整合有外源转基因hUb-mRFP,预示基因型鉴定结果很好验证了体视荧光显微镜鉴定结果。此外,mRFP转基因首建鼠基因组中整合的mRFP基因可稳定遗传和表达。结论建立了慢病毒法快速制备转基因小鼠的技术平台,这为针对不同基因建立相应转基因小鼠以实现恒定或条件性的转基因过表达或RNA干涉（RNAi）,并进而在体内解析相应基因功能和建立人类疾病模型等奠定了坚实基础。     

TRAIL 慢病毒载体构建及其在肝癌细胞中的表达

目的:构建携带TRAIL基因的慢病毒表达载体并实现其在肝癌细胞株HepG2中的稳定高表达。方法:构建TRAIL重组慢病毒表达载体pCDH-CMV-TRAIL-EF1-GFP-T2A-Puro,脂质体法将重组慢病毒载体和包装质粒混合物共转染293T细胞,包装产生慢病毒颗粒,纯化并测定病毒滴度。利用Western blotting检测TRAIL蛋白在HepG2中的表达。结果:酶切以及测序证实,成功构建TRAIL基因重组慢病毒载体,纯化的慢病毒滴度为1.02×104ifμ/μL。利用嘌呤霉素筛选获得稳定表达TRAIL的细胞系,经Western blot方法检测到TRAIL蛋白的稳定高表达。结论:成功构建了带有TRAIL基因的慢病毒载体,并实现其在HepG2的稳定高表达。     

ZO-1基因的慢病毒载体构建

目的：相邻两心肌纤维的连接处称心肌闰盘,它在心肌的机电活动中扮演重要角色。目前有关闰盘相关基因Cx43的研究已被广泛关注,而在不同心肌病理状态下,其变化及功能都与另一闰盘相关基因ZO-1有极为密切的联系。目前有关ZO-1的研究比较少,此次欲将猪ZO-1基因克隆到慢病毒表达载体并进行鉴定,为进一步研究其功能奠定基础。方法：利用聚合酶链反应（PCR）扩增猪ZO-1基因,并克隆到慢病毒表达载体,通过转化、抽提质粒、双酶切和测序鉴定构建的Lenti-EFlct—EGFP-TRE—ZO-1重组载体。结果：猪ZO-1基因片段重组到慢病毒载体;PCR和双酶切鉴定,电泳结果显示均能得到与理论大小相符的片段;经测序证实成功构建Lenti-EF1α—EGFP—TRE-ZO-1慢病毒表达载体。结论：通过一系列实验证实Lend．EF1α—EGFP—TRE—ZO—1慢病毒表达载体构建成功,可利用其感染相关细胞或注入动物体内,为后续的体外及在体研究奠定基础,明确其在不同心肌病理状态下所发挥的独特作用。     

pWPT-GFP慢病毒载体的改构及鉴定

目的:为实现慢病毒感染后可用抗生素筛选外源基因稳定整合的细胞,我们对慢病毒载体质粒(pWPT-GFP)进行了改构。方法:将三种抗生素抗性基因(puro、hygro、neo)连同其启动子分别克隆入慢病毒载体(pWPT-GFP)。酶切鉴定载体构建正确后,将这三种改构载体分别与辅助质粒psPAX2、pMD2.G共转染293T包装细胞,收获病毒上清并感染靶细胞,使用相应抗生素筛选细胞验证抗性基因的插入。结果:成功构建了重组慢病毒载体pWPT-GFP-puro、pWPT-GFP-hygro、pWPT-GFP-neo,通过调整病毒上清的用量可以达到靶细胞100%的感染效率;用相应抗生素筛选细胞证明了抗性基因的表达。结论:我们成功改构了慢病毒载体(pWPT-GFP),从而使病毒感染后用抗生素筛选稳定整合的细胞成为可能。     

In vivo manipulation of gene expression in non-human primates using lentiviral vectors as delivery vehicles

Non-human primates (NHPs) are an invaluable resource for the study of genetic regulation of disease mechanisms. The main disadvantage of using NHPs as a preclinical model of human disease is the difficulty of manipulating the monkey genome using conventional gene modifying strategies. Lentiviruses offer the possibility of circumventing this difficulty because they can infect and transduce either dividing or nondividing cells, without producing an immune response. In addition, lentiviruses can permanently integrate into the genome of host cells, and are able to maintain long-term expression. In this article we describe the lentiviral vectors that we use to both express transgenes and suppress expression of endogenous genes via RNA interference (RNAi) in NHPs. We also discuss the safety features of currently available vectors that are especially important when lentiviral vectors are used in a species as closely related to humans as NHPs. Finally, we describe in detail the lentiviral vector production protocol we use and provide examples of how the vector can be employed to target peripheral tissues and the brain.     

ZO-1 基因的慢病毒载体构建

目的：相邻两心肌纤维的连接处称心肌闰盘,它在心肌的机电活动中扮演重要角色。目前有关闰盘相关基因Cx43 的研究已 被广泛关注,而在不同心肌病理状态下,其变化及功能都与另一闰盘相关基因ZO-1 有极为密切的联系。目前有关ZO-1 的研究比 较少,此次欲将猪ZO-1 基因克隆到慢病毒表达载体并进行鉴定,为进一步研究其功能奠定基础。方法：利用聚合酶链反应（PCR） 扩增猪ZO-1 基因,并克隆到慢病毒表达载体,通过转化、抽提质粒、双酶切和测序鉴定构建的Lenti-EF1α-EGFP-TRE-ZO-1 重组 载体。结果：猪ZO-1 基因片段重组到慢病毒载体;PCR和双酶切鉴定,电泳结果显示均能得到与理论大小相符的片段;经测序证 实成功构建Lenti-EF1α-EGFP-TRE-ZO-1 慢病毒表达载体。结论：通过一系列实验证实Lenti-EF1α-EGFP-TRE-ZO-1 慢病毒表达 载体构建成功,可利用其感染相关细胞或注入动物体内,为后续的体外及在体研究奠定基础,明确其在不同心肌病理状态下所发 挥的独特作用。     

Detailed design and comparative analysis of protocols for optimized production of high-performance HIV-1-derived lentiviral particles

Transgenic HIV-1-derived lentiviral particles are at the forefront of current gene therapy and tissue engineering initiatives, which will require optimal protocols for large-scale production of clinical-grade therapeutic lentiviruses. Production of latest-generation self-inactivating lentiviral particles requires cotransfection of mammalian production cell lines with two helper plasmids along with the lentivector, whose transgene-encoding expression cassette is the only genetic information stably transduced into target chromosomes. Capitalizing on a recently designed lentiviral expression vector family, we conducted rigorous analysis of production-relevant parameters including transfection, cell density, media composition, temperature, relative (helper) vector concentrations and genetic configuration. Comparative analysis of lentiviral particle performance (VP) was based on the viral titer (reflecting the number of transduction-competent lentiviral particles) relative to the number of lentiviral particles produced (correlating with p24 production levels) (VP=titer/viral particle number). Optimal lentiviral production parameters, resulting in up to 132-fold greater VP compared to standard protocols, required (i) CaPO4-based transfection (ii) of helper plasmids and lentivector at a fixed concentration ratio (helper plasmid I:helper plasmid II:lentivector=1:1:2) (iii) into 1x10(5) human embryonic kidney cells/cm2 (HEK293-T) (iv) cultivated at 37 degrees C (v) in Advanced D-MEM medium supplemented with (vi) 2% fetal calf serum, (vii) and a culture additive containing 0.01 mM cholesterol, 0.01 mM egg's lecithin and 1x chemically defined lipid concentrate. (viii) Furthermore, constitutive transgene expression units placed in a forward polyadenylation site (pA)-free orientation relative to the lentivector backbone resulted in optimal transgene transduction/expression. Our studies suggest that detailed knowledge of lentivector design and the production of lentiviral particles will advance large-scale manufacturing of clinically relevant lentiviruses for future gene therapy applications.     

携带三种报告基因慢病毒载体的构建及其实验研究

慢病毒是逆转录病毒科的一个属.它具有可以感染分裂期及非分裂期细胞、容纳外源性目的基因片段大、目的基因表达时间较长、免疫反应小等诸多优点,因此成为运载目的基因的理想载体而得到广泛的应用.构建了带有3种报告基因即红色荧光蛋白(mCherry)、荧光素酶基因(luciferase)及绿色荧光蛋白(eGFP)的慢病毒载体,其中...     

Induction of primary anti-HIV CD4 and CD8 T cell responses by dendritic cells transduced with self-inactivating lentiviral vectors

In this study, we demonstrate that a minimal self-inactivating (SIN) lentiviral vector (LV) that does not encode any human immunodeficiency virus (HIV) genes is able to induce HIV-specific CD4 and CD8 T cell responses after transduction of dendritic cells (DCs). The LV-DC-primed T cells displayed HIV-specific lytic degranulation, as illustrated by acquisition of CD107a/b expression on the cell surface and up-regulation of active caspase 3. HIV-specific cytotoxic T lymphocyte (CTL) response was consistently detected using different assays, and T cell receptors specific to three prominent HIV epitopes, SL9 (Gag peptide: SLYNTVATL), IV9 (Pol peptide: ILKEPVHGV), and MA10 (In peptide: MASDFNLPPV) were detected using HLA-A0201 peptide-tetramers. These results demonstrate that DCs transduced with the minimal SIN-LV can efficiently induce HIV-specific CD4 and CD8 T cell responses. Since LVs are popular gene transfer tools, our results have fundamental implications for future LV applications and DC vaccine development.     

Optimization of short hairpin RNA for lentiviral-mediated RNAi against WAS

The expression of short hairpin RNAs (shRNAs) with lentiviral vectors is useful to induce stable RNA interference, particularly in hematopoietic cells. Since primary cells integrate few copies of vector, we tested if several shRNA cassette modifications could improve knock-down efficacy. Using two shRNA sequences previously shown to inhibit the human WAS gene expression, we found that neither increasing the shRNA stem length from 19-nt to 29-nt, nor modifying the loop with 4-nt, 9-nt artificial loops or with the mir30 loop improved vector-induced shRNA efficacies. This cautions against extrapolating results obtained with synthetic molecules to shRNAs that are stably expressed from viral vectors. On the other hand, the duplication of the shRNA expression cassette resulted in twice as much knock-down per copy of integrated vector. This strategy allowed a strong suppression of WASp in CD34⁺ cells and will facilitate future studies on the role of WASp in human cells.