慢病毒包装

慢病毒载体（Lentivirus vector）是以慢病毒基因组为基础，由所需的目的基因取代部分基因构建而成。目前使用的慢病毒载体多采用HIV-1基因组改造而来。与一般的逆转录病毒载体相比，慢病毒载体对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力而具有更广的宿主范围。慢病毒载体还可以将外源基因有效地整合到宿主染色体上，从而实现持久表达。在感染能力方面可以有效感染神经元细胞、肝细胞、心肌细胞、肿瘤细胞、内皮细胞、干细胞等多种类型的细胞，又很少引发机体免疫反应，能达到良好的基因治疗效果，具有广阔的应用前景。

随着人们对慢病毒载体的深入研究，为了提高慢病毒在临床上使用的安全性，慢病毒载体的优化也在不断的探讨中。慢病毒载体的发展经历了三个阶段，第一代慢病毒载体系统是以三质粒系统为代表，在构建时把HIV-1基因组中进行包装、逆转录和整合所需的顺式作用原件与编码反式作用蛋白的序列分离，分别构建在三个质粒表达系统上，即包装质粒、包膜质粒和载体质粒。包装质粒在巨细胞病毒（cytomegalovirus, CMV）启动子的作用下，控制除env以外所有病毒结构基因的表达；包膜质粒编码水泡口炎病毒（vesicular stomatitis virus，VSV）G糖蛋白；载体质粒中含有目的基因。用这三种质粒共转染包装细胞如人胚胎肾293T细胞，在细胞上清中即可收获只有一次感染能力、而无复制能力的慢病毒颗粒。第一代慢病毒载体系统的特点是在构建三种包装质粒时，为了降低产生有复制能力的病毒的可能性，尽可能减少三种质粒之间的同源序列，但包装质粒中仍然保留HIV的附属基因。第二代慢病毒载体系统是在第一代的基础上进行改进，在包装质粒中删除了HIV的所有附属基因。这些附属基因的去除并不影响病毒的滴度和感染能力，同时增加了载体的安全性。第三代慢病毒载体系统又增加了两个安全特性：一是构建自身失活的慢病毒载体，即删除了U3区的3′LTR, 使载体失去HIV-1增强子及启动子序列，即使存在所有的病毒蛋白也不能转录出RNA；二是去除了tat基因，用异源启动子序列代替，这样原始的HIV基因组中的9个慢病毒载体中只保留了3个（gag、pol和rev）。因此第三代慢病毒载体系统更加安全。

目前慢病毒已被广泛地应用在RNA干扰研究中。由于有些类型的细胞脂质体转染的效果差，转移到细胞内的shRNA半衰期短，体外合成的siRNA对基因表达的抑制作用通常是短暂的，因此其应用也受到了较大的限制。采用事先体外构建能表达shRNA的载体，然后包装成能表达shRNA的慢病毒颗粒，就能直接感染一些难对付的细胞，不仅方便易行，且可以达到基因表达的持久抑制效果。 基于慢病毒的慢病毒载体的研究已经发展到一定水平，因此用慢病毒作为基因转移载体的临床研究已经开始，在实验室和临床研究中，慢病毒具有特别的优点，尤其是能感染非分裂期的细胞、免疫反应小。现在基于HIV的慢病毒载体的临床研究已经开始应用于人体。

吉凯基因向市场提供的慢病毒产品使用的是安全性能更高第三代慢病毒载体系统， 包装质粒提供必要的慢病毒基因，来形成病毒粒子的结构蛋白和包装功能； 包膜质粒提供包膜蛋白；载体质粒不仅表达目的基因，还提供包装信号和顺式作用原件。吉凯基因向市场提供的慢病毒滴度可达到1E+8 TU/mL，不必浓缩和纯化，就能感染目的细胞。慢病毒感染目的细胞后用嘌呤霉素(puromycin)进行筛选，或通过GFP发出的绿色荧光来筛选。让您对人、小鼠、大鼠等基因功能研究更加方便、快捷。

慢病毒使用操作手册

2011-10-28 00:00 来源：百度百科 点击次数： 1453 关键词： 慢病毒操作注意事项安全性

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一、慢病毒的储存与稀释:

1. 病毒的储存：收到病毒液后在很短时间内即使用慢病毒进行实验，可以将病毒暂时放置于4 ℃保存；如需长期保存请放置于-80℃（病毒置于冻存管，并使用封口膜封口）

① 病毒可以存放于-80℃ 6个月以上；但如果病毒储存时间超过6个月，建议在使用前需要重新滴定病毒滴度

② 反复冻融会降低病毒滴度：每次冻融会降低病毒滴度10%；因此在病毒使用过程中应仅尽量避免反复冻融，为避免反复冻融,建议收到病毒后按照每次的使用量进行分装。

2. 病毒的稀释：如果需要稀释病毒，请将病毒取出置于冰浴融解后，使用培养目的细胞用PBS或无血清培养基(含血清或含双抗不影响病毒感染)。混匀分装后4℃保存(请尽量在三天内用完) 分装后使用。

二、慢病毒用于体外（In Vitro）实验：

感染培养原代细胞和建系细胞。慢病毒对各种细胞和组织的亲嗜性不同，在使用慢病毒之前可以通过查阅相关文献，了解慢病毒对您的目的细胞的亲嗜性，感染复数（MOI 值）以及在体（In Vivo）注射所需要的病毒量。如果没有相关文献支持，可以通过感染预实验得到合适的感染复数（MOI 值）（使用24孔板检测病毒对目的细胞的亲嗜性）。

慢病毒感染目的细胞预实验

1. 慢病毒感染目的细胞预实验注意事项：

① 测定慢病毒对目的细胞的亲嗜性时，需要同时设置对慢病毒亲嗜性较高的细胞(HEK293T，Hela）作为平行实验的对照细胞。

② 在进行慢病毒感染实验时，可以用完全培养基（培养目的细胞用）稀释；理论上，含有血清，双抗或者其他营养因子的完全培养基不影响慢病毒的感染效率。 ③ 一般慢病毒单位为TU/ml，即每毫升中含有具有生物活性的病毒颗粒数。如：病毒滴度为>1X108 TU/ml 即每毫升病毒液中至少含有1X108个具有生物活性的慢病毒颗粒。

2. 以24孔培养板为例，进行目的细胞和HEK293T 细胞的感染预实验实验前按照不同的MOI设置不同的感染孔，并根据MOI和细胞数量计算所需要的病毒量，如有必要可以使用PBS溶液或者无血清培养基稀释病毒原液。

第一天，准备细胞：在24孔培养板接种若干孔，每个孔内接种3~5X104个目的细胞，铺板时细胞的融合率为50%左右，每孔培养基体积为100 μl；进行病毒感染时细胞的融合度约为70%左右。

第二天，准备病毒：取出4℃保存的病毒，使用台式离心机离心20 秒（使病毒完全悬于离心管底部即可）；如果是冻存在-80℃的病毒需要先在冰上融化后使用。亦可以根据实验室的实际情况将按照MOI准确计算好的慢病毒稀释到培养基中，并尽可能保证所获得的含有慢病毒的培养基的总体积为最小体积，以期获得最佳的感染效率。

第二天，感染目的细胞：病毒准备好之后，从培养箱中拿出细胞，首先察细胞生长状态，如细胞状态较好则开始实验。

a使用移液器吸取准确体积的病毒液加入准备好的培养基。

b吸去培养基的培养器皿中的培养基（如果细胞生长良好，密度适宜，则不用换液）。

c在目的细胞和对照细胞中分别加入计算好的病毒液。

d混匀后放于二氧化碳培养箱（37℃、5%CO2）孵育过夜。 注：感染前细胞的状态好坏对最终的感染效果高低影响很大，所以务必保证加病毒之前细胞处于良好的生长状态。亦可以将预先准备好的培养基和慢病毒的混合液直接加入培养器皿中。慢病毒对目的细胞的感染效率较低，通过提高MOI 值可以提高病毒的感染效率，但是当MOI高于20时，我们建议在培养基中加入ploybrene（8 μg/ml左右）来提高病毒的感染效率。

第三天，更换培养液：一般在24小时候后将含有慢病毒的培养液更换成正常培养液；在感染后观察细胞状态，如果慢病毒对细胞有明显毒性作用而影响细胞生长状态，可以最短在加病毒4小时候更换新鲜培养液后继续培养（建议在8-12小时更换为宜）。第一次换液后，如果慢病毒对细胞没有明显毒性作用，按照正常培养条件培养换液。

第六天，感染效率检测：在倒置荧光显微镜观察荧光，估计慢病毒感染目的细胞的效率；如何由于目的基因较大而造成选择的载体不能携带Marker Gene的，可以通过Real-timeRT-PCR检测目的基因的表达来拍评估感染效率。 注意：

有些慢病毒载体上带有GFP 绿色荧光蛋白，使用者可以在病毒感染96小时后

用倒置荧光显微镜观察GFP 绿色荧光，以观察病毒对目的细胞的感染情况。如果慢病毒载体携带其他Marker Gene如RFP\\BFP可以用荧光显微镜在对应的激发光波长下观察荧光表达的情况。

慢病毒表达时间较慢，荧光表达所需时间较长，建议感染后96小时后观测荧光表达。

感染后的细胞可以连续培养一周，通过观察荧光的表达时间和表达强度来确定慢病毒对目的细胞的感染情况。感染期间请根据细胞生长的情况对细胞进行及时换液，以保证细胞良好的生长状态。

三、慢病毒使用安全使用规范

慢病毒中的毒性基因已经被剔除并被外源性目的基因所取代，属于假型病毒因此没有毒性作用。但该病毒仍然具有可能的潜在的生物学危险，不建议使用编码已知或可能会致癌的基因的假型病毒。除非已经完全公认某个基因肯定没有致癌性，否则均不建议采用假型病毒进行生物学实验。使用时请参照如下所示进行实验：

1．病毒操作时最好使用生物安全柜。如果使用普通超净工作台操作病毒，请不要打开排风机。

2．病毒操作时请穿实验服，带口罩和手套。

3．操作病毒时特别小心不要产生气雾或飞溅。如果操作时超净工作台有病毒污染，请立即用70%乙醇加1%的SDS 溶液擦拭干净。接触过病毒的枪头，离心管，培养板，培养液请于84 消毒液或1%SDS 中浸泡过夜后弃去。

4．用显微镜观察细胞感染情况时应遵从以下步骤：拧紧培养瓶或盖紧培养板。用70%乙醇清理培养瓶外壁后到显微镜处观察拍照。离开显微镜实验台之前，用70%乙醇清理显微镜实验台。

5．如需要离心，应使用密封性好的离心管，或者用封口膜封口后离心，而且尽量使用组织培养室内的离心机。

6．脱掉手套后，用肥皂和水清洗双手。 四、悬浮细胞感染方法概要

1. 根据细胞的量将细胞在1.5ml 管中离心收集然后用100-200ul 的无血清培养液稀释细胞沉淀，以细胞完全浸没在培养基中为准。

2. 按照MOI 换算病毒颗粒数量，吸取病毒液加入细胞中，将1.5ml 管放在37℃度培养箱中孵育30 分钟。

3. 将管中混合溶液吸出加到培养皿中或孔里。

4. 加入足够量的新鲜培养液。

5. 12 小时后换液。

6. 96 小时后观察细胞阳性率。 五、相关专业术语：

MOI：病毒感染复数传统的MOI 概念起源于噬菌体感染细菌的研究。其含义是感染时噬菌体与细菌的数量比值，也就是平均每个细菌感染噬菌体的数量。噬菌体的数量单位为pfu。一般认为MOI 是一个比值，没有单位，其实其隐含的单位是pfu number/cell。后来MOI 被普遍用于病毒感染细胞的研究中，含义是感染时病毒与细胞数量的比值，本手册中提到的MOI都是沿用这个概念。然而，由于病毒的数量单位有不同的表示方式，从而使MOI 产生了不同的含义。能产生细胞裂解效应的病毒例如单纯疱疹病毒等习惯上仍用pfu 表示病毒数量，因此其MOI 的含义与传统的概念相同。

六、细胞培养器皿的相关参数 Flask/Dish 96 well plate 48 well plate 24 well plate 12 well plate 6 well plate 35mm 60mm 100mm

Surface (mm) 50 100 200 401 962 962 2827 7854 Cell number 1.5-5.0×10 3.0×104-1.0×10 8.0×104-2.0×10 1.6-4.0×10 3.0-8.0×10 3.0-8.0×10 1.0-2.5×10 2.5-6.4×10 Media Volume 100 μl 200 μl 500 μl 1.0 ml 2.0 ml 2.0 ml 6.0 ml 10.0 ml 慢病毒包装系统简介及应用

2011-12-14 09:06 来源：上海前尘 点击次数： 1309 关键词： 慢病毒应用病毒载体载体构建

分享到：收藏夹腾讯微博新浪微博开心网 一、慢病毒包装简介及其用途

慢病毒（ Lentivirus ）载体是以 HIV-1 （人类免疫缺陷 I 型病毒）为基础发展起来的基因治疗载体。区别一般的逆转录病毒载体，它对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力。慢病毒载体的研究发展得很快，研究的也非常深入。该载体可以将外源基因有效地整合到宿主染色体上，从而达到持久性表达。在感染能力方面可有效地感染神经元细胞、肝细胞、心肌细胞、肿瘤细胞、内皮细胞、干细

胞等多种类型的细胞，从而达到良好的的基因治疗效果，在美国已经开展了临床研究，效果非常理想，因此具有广阔的应用前景。

目前慢病毒也被广泛地应用于表达 RNAi 的研究中。由于有些类型细胞脂质体转染效果差，转移到细胞内的 siRNA 半衰期短，体外合成 siRNA 对基因表达的抑制作用通常是短暂的，因而使其应用受到较大的限制。采用事先在体外构建能够表达 siRNA 的载体，然后转移到细胞内转录 siRNA 的策略，不但使脂质体有效转染的细胞种类增加，而且对基因表达抑制效果也不逊色于体外合成 siRNA ，在长期稳定表达载体的细胞中，甚至可以发挥长期阻断基因表达的作用。在所构建的 siRNA 表达载体中，是由 RNA 聚合酶Ⅲ启动子来指导 RNA 合成的，这是因为 RNA 聚合酶Ⅲ有明确的起始和终止序列，而且合成的 RNA 不会带 poly A 尾。当 RNA 聚合酶Ⅲ遇到连续 4 个或 5 个 T 时，它指导的转录就会停止，在转录产物 3' 端形成 1~4 个U 。 U6 和 H1 RNA 启动子是两种 RNA 聚合酶Ⅲ依赖的启动子，其特点是启动子自身元素均位于转录区的上游，适合于表达～ 21ntRNA 和～ 50ntRNA 茎环结构（ stem loop ）。在 siRNA 表达载体中，构成 siRNA 的正义与反义链，可由各自的启动子分别转录，然后两条链互补结合形成 siRNA ；也可由载体直接表达小发卡状 RNA(small hairpin RNA, shRNA)，载体包含位于 RNA 聚合酶Ⅲ启动子和 4 ～ 5 T转录终止位点之间的茎环结构序列，转录后即可折叠成具有 1~4 个 U 3 ' 突出端的茎环结构，在细胞内进一步加工成 siRNA 。构建载体前通常要通过合成 siRNA 的方法，寻找高效的 siRNA ，然后从中挑选符合载体要求的序列，将其引入 siRNA 表达载体。

慢病毒载体（ Lentiviral vector ）较逆转录病毒载体有更广的宿主范围，慢病毒能够有效感染非周期性和有丝分裂后的细胞。慢病毒载体能够产生表达 shRNA 的高滴度的慢病毒，在周期性和非周期性细胞、干细胞、受精卵以及分化的后代细胞中表达 shRNA ，实现在多种类型的细胞和转基因小鼠中特异而稳定的基因表达的功能性沉默，为在原代的人和动物细胞组织中快速而高效地研究基因功能，以及产生特定基因表达降低的动物提供了可能性。

慢病毒表达载体包含了包装、转染、稳定整合所需要的遗传信息。慢病毒包装质粒可提供所有的转录并包装 RNA 到重组的假病毒载体所需要的所有辅助蛋白。为产生高滴度的病毒颗粒，需要利用表达载体和包装质粒同时共转染细胞，在细胞中进行病毒的包装，包装好的假病毒颗粒分泌到细胞外的培养基中，离心取得上清液后，可以直接用于宿主细胞的感染，目的基因进入到宿主细胞之后，经过反转录，整合到基因组，从而高水平的表达效应分子。

二、这一系统的目的，主要是为了解决以下问题：

1. 对于一些较难转染的细胞，如原代细胞、干细胞、不分化的细胞等，能大大提高目的基因转导效率，而且目的基因整合到宿主细胞基因组的几率大大增加，这就为 RNAi，cDNA 克隆以及报告基因的研究提供了一个有利的途径。 2. 进行稳转细胞株的筛选；

3. 为活体动物模型实验提供高质量的包含目的基因的病毒液；

在细胞相关的实验操作中，对于一些按常规方法难以转染甚至无法转染的细胞，通过病毒介导的实验能够大大提高基因的转导效率，以达到目的基因的高效瞬时表达。

三、慢病毒载体介绍

慢病毒载体（ Lentiviral vector, LVs ）是在 HIV-1 病毒基础上改造而成的病毒载体系统，它能高效的将目的基因（或 RNAi ）导入动物和人的原代细胞或细胞系。慢病毒载体基因组是正链 RNA ，其基因组进入细胞后，在细胞浆中被其自身携带的反转录酶反转为 DNA ，形成 DNA 整合前复合体，进入细胞核后， DNA 整合到细胞基因组中。整合后的 DNA 转录 mRNA ，回到细胞浆中，表达目的蛋白；或产生 RNAi 干扰。

慢病毒载体介导的基因表达或 RNAi 干扰作用持续且稳定，原因是目的基因整合到宿主细胞基因组中，并随细胞基因组的分裂而分裂。另外，慢病毒载体能有效感染并整合到非分裂细胞中。以上特性使慢病毒载体与其它病毒载体相比，比如不整合的腺病毒载体、整合率低的腺相关病毒载体、只整合分裂细胞的传统逆转录病毒载体，有鲜明的特色。大量文献研究表明，慢病毒载体介导的目的基因长期表达的组织或细胞包括脑、肝脏、肌肉、视网膜、造血干细胞、骨髓间充质干细胞、巨噬细胞等。

慢病毒载体不表达任何 HIV-1 蛋白，免疫原性低，在注射部位无细胞免疫反应，体液免疫反应也较低，不影响病毒载体的第 2 次注射。 四、慢病毒载体的构建 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。 五、慢病毒载体应用

1. 将目的基因 /RNAi 基因转入难以转染的细胞，比如神经元细胞、干细胞或其它原代细胞；

2. 将目的基因 /RNAi 基因转入动物组织，以期获得长期表达；

3. 构建稳定表达目的蛋白 /RNAi 的细胞系，再用exvivo的方法导入动物体内； 4. 基因治疗； 5. 转基因动物； 6. 基因敲除；

7. 药物研究：构建表达受体蛋白的细胞系，研究药物的作用； 8. 快速建立生产目的蛋白的细胞系，非常有前途的真核细胞表达方法。

慢病毒在细胞水平的使用

查看次数：2283 发布时间：2010-6-17