慢病毒载体介导RNAi的研究进展

RNAi通过双链RNA的介导,特异性阻抑相关序列的表达,从而导致转录后水平的基因沉默.广泛存在于真菌、植物和动物等真核生物中.慢病毒载体是理想的真核细胞基因转移工具,被广泛应用于相关的RNAi研究领域,例如抗病毒研究、癌症及其治疗、遗传性疾病的治疗、基因治疗.现已发现,慢病毒载体能够介导组织特异、时间特异的RNAi,在疾病的基因靶向性治疗上必有广阔的前景.     

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。     

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。     

艾滋病的基因治疗策略及慢病毒载体

高活性的抗病毒治疗可以显著地降低艾滋病患者血浆中的HIV病毒载量,但对潜伏的病毒库无效.对HIV的基因治疗包括诱导HIV潜伏感染的休止的CD4 T记忆细胞增生,使潜伏的HIV激活进入复制循环,结合药物治疗和激活潜伏的HIV基因表达但并不诱导细胞增生,而是通过载体携带的基因使细胞凋亡,以清除HIV潜伏感染的细胞,利用载体携带目的基因治疗脑中的病毒.     

一种新型慢病毒载体制备方法的建立

为了建立新型、高产量的慢病毒载体制备体系,将构建好的主框架质粒pVECRNA、包装质粒pGAGPOL及包膜质粒pVSVG通过脂质体共转染至BHK21细胞,再用含有T7RNA聚合酶基因的重组痘苗病毒vTF-3感染细胞,培养4d后,收集培养上清,提取培养上清的RNA,进行RT-PCR反应;将培养上清进行免疫印迹鉴定;将培养上清感染正常的293T细胞、HepG2细胞、Vero细胞,荧光显微镜下观察细胞GFP的表达情况;采取3*3*3析因分析方法,优化系统产量,Real-time PCR方法测定细胞培养上清中病毒载体的拷贝数,利用流式细胞术检测病毒载体滴度。RT-PCR及p24免疫印迹结果均提示在细胞上清中存在慢病毒载体;通过荧光显微镜观察到感染组293T细胞、HepG2细胞、Vero细胞均表达绿色荧光蛋GFP,说明此系统制备出的慢病毒载体具有感染性;系统经优化后,培养上清中慢病毒载体拷贝数达到(11.71±0.80)×1011copies/mL,培养上清原始滴度达到(1.3±0.18)×108tu/mL,高出目前常用制备体系产量1个数量级。初步建立了新型慢病毒载体制备体系,为今后该系统的大规模应用提供客观的科学依据。     

一种新型慢病毒载体制备体系的初步建立

为了建立新型、高产量的慢病毒载体制备体系,将构建好的主框架质粒pVECRNA、包装质粒pGAGPOL及包膜质粒pVSVG通过脂质体共转染至BHK21细胞.再用含有T7RNA聚合酶基因的重组痘苗病毒vTF-3感染细胞,培养4天后,收集培养上清.提取培养上清的RNA,进行RT-PCR反应,将培养上清进行免疫印迹鉴定,将培养上清感染正常的293T细胞、HepG2细胞、Vero细胞,荧光显微镜下观察细胞GFP的表达情况,采取3×3×3析因分析方法,优化系统产量,Real-timePCR方法测定细胞培养上清中病毒载体的拷贝数,利用流式细胞术检测病毒载体滴度.RT-PCR及p24免疫印迹结果均提示在细胞上清中存在慢病毒载体;通过荧光显微镜观察到感染组293T细胞、HepG2细胞、Vero细胞均表达绿色荧光蛋白GFP,说明此系统制备出的慢病毒载体具有感染性;系统经优化后,培养上清中慢病毒载体拷贝数达到1.1×1012/ml,培养上清原始滴度达到1.3×108tu/ml,高出目前常用制备体系产量1个数量级.上述结果表明,新型慢病毒载体制备体系已初步建立,为今后该系统的大规模应用提供客观的科学依据.     

慢病毒载体转录“通读”改进研究进展

自2002年以来,在用γ-逆转录病毒载体治疗X连锁重度复合性免疫缺陷病 (X-SCID) 的10例病人中已有4例因载体整合在原癌基因lmo2等附近而得了白血病。这一事件提高了人们对基因治疗载体安全性的关注。与γ-逆转录病毒载体相比,慢病毒载体因尚未发现有整合在lmo2附近的现象,被认为是安全性较好的基因治疗载体。然而自灭活慢病毒载体与γ-逆转录病毒载体一样存在着转录“通读”的现象。近些年来,科学家们在改善自灭活慢病毒载体的通读率上做了一些工作并取得了一些积极成果。以下对慢病毒载体转录“通读”现象的发生机理和解决途径作了综合描述。     

慢病毒载体转录通读率检测方法的建立

慢病毒载体作为一种有效的生物研究和基因治疗载体,近年来正受到广泛关注,而转录通读现象则是限制其被使用的主要生物安全性瓶颈之一.为了评估慢病毒载体在整合入染色体后的转录通读的实际情况,需要建立一种有效的检测转录通读率的方法.文中运用分子生物学等手段,将相关质粒瞬时转染入293T细胞,模拟野生型和自灭活型慢病毒载体整合入染色体后的情况,利用实时荧光定量PCR分别定量转录通读和总转录本在慢病毒载体上的特征序列,并计算出转录通读率;同时使用流式细胞计数等技术,检测转录通读后的GFP蛋白产物.两种检测结果均与理论相符,即自灭活型载体具有更高的转录通读率.说明文中所建立的方法有效可靠,为进一步评估和降低慢病毒载体的转录通读率,提高慢病毒载体的生物安全性的研究提供技术支持.     

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     

慢病毒载体介导基因治疗阿尔茨海默症和帕金森症研究进展

阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)与帕金森症(Parkinson’s disease,PD)是人类常见的神经退行性疾病。AD与PD发病机制复杂,目前的药物和外科手术治疗无法缓解或阻止疾病进程。慢病毒载体(Lentiviral vector,LV)是一种逆转录病毒载体,由LV介导的基因治疗已成为当前疾病机制研究、临床药物开发等领域的研究热点。文中综述了近年来LV应用于AD、PD治疗的研究进展,并对今后的应用研究前景进行了展望。     

基因治疗慢病毒载体的转导增强策略*

基于慢病毒载体的体外基因治疗已在临床试验中取得良好的效果,有望治愈一些造血系统的单基因遗传病。通过提高靶细胞转导效率和减少转导中病毒载体量,基因治疗有效性、安全性和成本都可以得到改善。不同包膜糖蛋白伪型慢病毒载体通过与细胞膜表面的不同受体结合,促进病毒黏附和入胞,增强不同靶细胞的病毒转导效率。此外病毒转导增强剂可以在病毒进入细胞过程或进入后发挥作用,在提高转导效率的同时使靶转导基因在体内长期稳定表达。通过对这两类方法的总结回顾,旨在为慢病毒载体的转导效率提供新的优化策略,使基因治疗得到更广泛的应用。     

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.     

人BRCA1 干涉慢病毒载体的构建与验证

目的:设计合成干涉BRCA1表达的小干扰RNA,并克隆入pLKO.1慢病毒表达载体,为研究基因BRCA1在乳腺癌细胞增殖中的作用提供基础。方法:根据人BRCA1的基因序列,设计合成三对BRCA1干涉片段(序列前后加入酶切位点EcoRI和AgeI),再利用酶切连接反应将其插入到慢病毒载体pLKO.1中,经过酶切鉴定及测序正确后,将重组质粒转染入MCF-7细胞,48h后提取蛋白质和RNA,通过蛋白印迹验证BRCA1的蛋白水平的表达情况,Realtime PCR验证BRCA1的RNA水平的表达变化。结果:重组质粒经酶切鉴定和测序比对完全正确,转染乳腺癌细胞48h后可见BRCA1表达的明显下调。结论:成功构建BRCA1干涉的慢病毒载体,并且转染MCF-7细胞证实其能够下调BRCA1的表达,为后续研究BRCA1在乳腺癌细胞的功能奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

The chimeric cytokine Hyper-IL-6 enhances the efficiency of lentiviral gene transfer in hepatocytes both in vitro and in vivo

Lentiviral vectors have been used for gene transfer into the liver but their ability to efficiently transduce quiescent hepatocytes remains controversial. Lentivirus-mediated gene transfer is more efficient in cycling cells. We determine the effect of H-IL6 in the lentiviral transduction. The lentiviral vector was used to transduce HepG2 cells and mice liver cells, previously treated with H-IL6. The highest transduction level was observed in HepG2 cells treated with 30 ng/mL H-IL6 and in the mice that received 4 μg H-IL6. Our results suggest that H-IL6 is an inducer of lentiviral gene transfer into the liver cells without any toxicity.