1. 解析当前的敲低模型 (AAV8.U6.shRNA)
首先,我们需要理解图片中每个部分的作用,才能知道替换什么:
-
AAV8 (血清型):
- 作用: 递送载体(卡车)。
- 特点: AAV8 对肝脏(Liver)有极强的亲和力(Tropism)。这是该模型被称为“肝脏特异性”的主要原因。
-
U6 (启动子):
- 作用: 驱动基因转录(引擎)。
- 特点: 这是一个 RNA 聚合酶 III 启动子,专门用于转录短小的非编码RNA(如 shRNA, sgRNA)。它不能用来驱动蛋白质编码基因(mRNA)的表达。
-
shRNA-Igfbp2 (负载):
- 作用: 功能元件。
- 特点: 能够形成发夹结构,通过 RNA 干扰(RNAi)机制降解 Igfbp2 的 mRNA,从而实现敲低。
-
shRNA-scramble (对照):
- 作用: 阴性对照。
- 特点: 一段乱序序列,不针对任何已知基因,证明敲低效果不是由病毒感染本身引起的。
2. 构建肝脏特异性过表达模型 (Deriving the Overexpression Model)
要实现过表达(即让细胞大量产生 Igfbp2 蛋白),你需要保留 AAV8,但必须更换启动子和负载。
A. 核心元件的替换
| 元件类型 | 敲低模型 (当前) | 过表达模型 (目标) | 替换原因 |
|---|---|---|---|
| 载体/血清型 | AAV8 | AAV8 | 保留。 AAV8 是小鼠肝脏感染的黄金标准,能保证靶向肝脏。 |
| 启动子 | U6 | TBG 或 Alb****AAV介导的基因敲低(Knockdown)策略。 |
要从这个“敲低模型”衍生出“过表达(Overexpression)模型”,我们需要对载体的核心元件进行替换。
以下是详细的分析和构建过表达模型的方案:
1. 解析当前的敲低模型 (AAV8.U6.shRNA)
首先,我们需要理解图片中每个部分的作用,才能知道替换什么:
-
AAV8 (血清型):
- 作用: 递送载体(卡车)。
- 特点: AAV8 对肝脏(Liver)有极强的亲和力(Tropism)。这是该模型被称为“肝脏特异性”的主要原因。
-
U6 (启动子):
- 作用: 驱动基因转录(引擎)。
- 特点: 这是一个 RNA 聚合酶 III 启动子,专门用于转录短小的非编码RNA(如 shRNA, sgRNA)。它不能用来驱动蛋白质编码基因(mRNA)的表达。
-
shRNA-Igfbp2 (负载):
- 作用: 功能元件。
- 特点: 能够形成发夹结构,通过 RNA 干扰(RNAi)机制降解 Igfbp2 的 mRNA,从而实现敲低。
-
shRNA-scramble (对照):
- 作用: 阴性对照。
- 特点: 一段乱序序列,不针对任何已知基因,证明敲低效果不是由病毒感染本身引起的。
2. 构建肝脏特异性过表达模型 (Deriving the Overexpression Model)
要实现过表达(即让细胞大量产生 Igfbp2 蛋白),你需要保留 AAV8,但必须更换启动子和负载。
A. 核心元件的替换
| 元件类型 | 敲低模型 (当前) | 过表达模型 (目标) | 替换原因 |
|---|---|---|---|
| 载体/血清型 | AAV8 | AAV8 | 保留。 AAV8 是小鼠肝脏感染的黄金标准,能保证靶向肝脏。 |
| 启动子 | U6 |
TBG 或 Alb (首选) 或 CAG/CMV (次选) |
必须替换。 U6 无法驱动蛋白表达。 TBG (Thyroxine Binding Globulin) 是最常用的肝脏特异性启动肝脏特异性启动子**,能确保基因只在肝细胞中表达,而在其他组织(如心脏、肌肉)中不表达。 |
| 负载 | shRNA-Igfbp2 | Igfbp2 CDSIgfbp2 CDS (cDNA)** | 必须替换。 将干扰 RNA 换成该基因的完整编码序列 (完整编码序列 (Coding Sequence)**,以便细胞翻译出蛋白质。 |
| 对照组 | shRNA-scrambleshRNA-scramble** |
Empty Vector (空载体) 或 GFP/mCherry |
对照组不能再用 Scramble shRNA。通常使用表达荧光蛋白的载体(如 AAV8-TBG-GFP)或不含目的基因的空载体作为对照。 |
B. 推荐的过表达载体命名
根据上述分析,你的过表达模型应该写成:
AAV8.TBG.AAV8.TBG.Igfbp2**
(对照组: AAV8.TBG.GFP 或 AAVAAV8.TBG.Empty**)
3. 关键注意事项
在设计过表达模型时,除了元件替换,还需要考虑以下技术细节:
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启动子的选择(特异性 vs 强度启动子的选择(特异性 vs 强度):**
- 如果你非常强调“肝脏特异性”(只在肝脏表达,不影响全身其他器官),请务必使用 TBG 或 Alb (Albumin) 启动子。
- 如果你只想要“最强的表达量”且不太介意少量泄漏到其他组织,可以使用 CAGCAG** 或 CMV 启动子(它们是强启动子,但不是肝脏特异的,
- 如果你非常强调“肝脏特异性”(只在肝脏表达,不影响全身其他器官),请务必使用 TBG 或 Alb (Albumin) 启动子。
- 如果你只想要“最强的表达量”且不太介意少量泄漏到其他组织,可以使用 CAG 或 CMV 启动子(它们是强启动子,但不是肝脏特异的,尽管 AAV8 本身倾向于进肝脏)。
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基因长度限制:
AAV 的包装容量有限(约 4.7 kb)。
你需要计算:
ITR + 启动子(TBG约800bp) + Igfbp2 CDS + PolyA信号 + IITR + 启动子(TBG约800bp) + Igfbp2 CDS + PolyA信号 + ITR` 的总长度。Igfbp2 的 CDS 长度通常在 1kb 左右,加上 TBG 启动子完全可以包装进 AAV,没有超载风险。
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密码子优化 (Codon Optimization):
- 为了获得更高的表达水平,建议对 IgIgfbp2* 的 cDNA 序列进行小鼠(或你的实验物种)的密码子优化。
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标签 (Tags):
- 为了区分外源过表达的 Igfbp2 和内源原本就有的 Igfbp2,通常会在 CDS 的末端加一个标签(如 Flag-tag 或 HA-tag)。
- 命名示例:
AAV8.AAV8.TBG.Igfbp2-3xFlag`。