2020-12-03 慢病毒

慢病毒

背景

慢病毒载体

慢病毒载体(lentivirus vector, LV)是一类来源于逆转录病毒的载体,慢病毒之所以是称为慢病毒,是因为感染的主要临床特点是在出现典型的临床症状以前,经历较长的潜伏期,之后缓慢发病。

最经典的慢病毒是由HIV病毒改造而来,而且HIV-1/HIV-2系统也得到了广泛的应用,除了HIV病毒系统以外,后续还有猿类免疫缺陷病毒(simian immunodeficiency virus, SIV)载体系统、猫免疫缺陷病毒(felines immunodeficiency virus, FIV)载体系统等。

结构

病毒结构蛋白

gag、pol和env。gag基因编码病毒的核心蛋白如核衣壳蛋白(p7)、内膜蛋白(p17)和衣壳蛋白(p24);pol基因编码病毒复制相关的酶;env基因编码病毒包膜糖蛋白。

病毒调节蛋白

rev,tat。rev主要参与蛋白调节的表达水平,tat参与蛋白转录的控制,与病毒的长末端重复序列(long terminal repeats, LTRS)结合后促进病毒的所有基因的转录。

四个辅助蛋白

即vif、vpr、vpu、nef,帮助病毒包装完成

包装组件

[Addgene] https://www.addgene.org/viral-vectors/lentivirus/lenti-guide/ Lentiviral Guide

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慢病毒表达体系

把这些基因都整合到病毒的表达载体质粒上,然后利用质粒表达各部分基因,就可以组装成病毒了!

Q:如何保证包出来的病毒不会有生化危险呢?因为这些可是HIV的病毒体系呀 A:将病毒体系拆分一下,病毒表达体系有2质粒系统,3质粒系统,4质粒系统。 Q:这些质粒系统有什么区别呢? A:他们的安全系数不一样,2质粒系统和3质粒系统有可能产生有活性的病毒,4质粒系统主要是:pGag/Pol、pRev、pVSV-G,此外,还有一个可以放置目的基因序列的载体。这个体系产生活性病毒的可能被大大降低。(5′端LTR被替换成了CMV,3′端LTR被换成了SV40 ployA 这两个都是可以增强表达,减低病对人体毒危害性)

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pre:一定要用去内毒素的试剂盒去提质粒,如果质粒没有去内毒素的话,会很大的影响转染的效率。可能会导致结果失败!

用的最广的是二代包病毒系统,通常由三个部分组成:

  1. Packaging plasmid:比如 psPAX2,其中包括HIV gag, pol, rev, tat
  • tat是用来激活transfer plasmid
  1. Envelop plasmid: 比如pMD2.G,里面包括VSV-G
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  1. Transfer plasmid:两段LTR中间,夹着promoter驱动的cDNA或者shRNA
  • 其中5‘LTR需要靠tat的表达才能激活下游

  • 对于shRNA来说,用的promoter一般是U6或H1,可以驱动Pol III。

  • 对于cDNA来说,用的promoter一般是CMV或者RSV,可以驱动Pol II。

    image

接下来是三代包病毒系统,它比二代更加安全,效率却没有二代高。

病毒感染的本质:

它的本质是把自己的序列整入宿主的序列。

如果只有transfer plasmid中的序列整入进宿主的话,那么它是无法再次变成病毒的,因为其他packaging和envelop的序列没有被整入。

如果要想让宿主自己产生病毒,需要满足一个很艰难的条件,就是要把transfer,packaging和envelop三个plasmids中的序列同时recombine进入宿主

三代里把packaging分成了两个部分,一个有Rev,另一个有Gag和Pol。

因此所有plasmid加在一块后,就有四个plasmids了,进而加大了四个同时recombine的难度。

同时,通过修改transfer中的5’LTR使其不再依赖HIV tat来激活下游,三代系统摒弃了packaging里面的tat,因此安全系数进一步提升。

  • 这里注意一下,如果你的vector是三代的(即有不需要依赖tat激活的5‘LTR),那么有没有tat都无所谓,所以二代系统三代系统都能用。

  • 但如果你的vector是二代的,也就是正常的5’LTR,你还是需要tat的表达的,因此只能用二代系统。

注意

  1. Lentivirus 和retrovirus有什么区别呢?

Lenti是retro的一种,要真说和标准retro的区别的话,那么就是lenti可以感染non-dividing和dividing的细胞,而retro只能感染dividing的细胞,所以lenti的作用更广。

二者都用gag,pol,rev来package,但是因为是不同的病毒,所以用的会有细微的差别(不同的isoform)。

  1. 你直接用你的lentivector做一个瞬转成不成?

答案是不推荐。因为很可能由于LTR(比如二代的需要依赖tat),没有tat的情况下,基因表达量会很低。

包毒

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