Gene editing
目前,科研常用的病毒有慢病毒、腺病毒、腺相关病毒三种。在不同的实验种,三种病毒的选择不太相同。
慢病毒载体(Lentivirus)是一类改造自人免疫缺陷病毒(HIV)的病毒载体,是逆转录病毒的一种,基因组是RNA,其毒性基因已经被剔除并被外源性目的基因所取代,属于假型病毒可将外源基因整合到基因组中实现稳定表达,具有感染分裂期与非分裂期细胞的特性。
慢病毒基因组进入细胞后,在细胞浆中反转录为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转录成mRNA,回到细胞浆中,表达目的蛋白或产生小RNA。慢病毒介导的基因表达或小RNA干扰作用持续且稳定,并随细胞基因组的分裂而分裂(图1)。

图1 慢病毒包装和侵染细胞的过程
慢病毒载体具有宿主范围广,免疫原性低,基因容量大,可以长期表达等特点。能够有效地感染培养的肿瘤细胞、肝细胞、心肌细胞、神经元、内皮细胞、干细胞等多种类型的细胞。
慢病毒的感染具有整合特性,能够将外源基因有效地整合到宿主染色体上,达到持久性表达,因而可构建稳定细胞株,用于基因的细胞功能研究。借助慢病毒载体改造T细胞可用于CAR-T细胞治疗。
详细包装过程,请参考技术支持页面
腺病毒(Adenovirus, ADV)是一种无包膜的线性双链DNA病毒,具有广泛的细胞和组织感染能力。感染过程剧烈,适于短时间内进行基因高表达的实验,与其它病毒相比,腺病毒优势在于插入片段较长,表达活性强。
体外应用时,腺病毒载体转基因效率高(接近100%的转导效率),且可转导不同类型的细胞,对于大量难转染细胞的基因递送是一个很好的工具。但是,在体内应用时,由于腺病毒免疫原性强,感染剧烈,故常会引起动物局部组织炎症反应和机体免疫反应,对动物体征和实验结果的客观性造成影响。
ADV包装和侵染过程
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腺相关病毒(adeno-associated virus, AAV)是微小病毒科(parvoviridae)家族的成员之一,是一类无法自主复制、无被膜的二十面体微小病毒,其直径约20-26nm,基因组大小4.7kb左右的单链DNA病毒。目前科研使用的重组腺相关病毒为基于AAV2型改造的病毒,仅保留了病毒的ITR结构,故最大包装容量在4.6kb左右。
重组腺相关病毒载体(recombination adeno-associated virus, rAAV)是在非致病的野生型AAV基础上改造而成的基因载体,由于其种类多样、免疫原性极低、安全性高、宿主细胞范围广(对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力)、扩散能力强、体内表达基因时间长等,适合做体内感染实验,搭配特异性启动子,可以实现精准长效的组织基因表达。rAAV被视为最有前途的基因研究和基因治疗载体之一。
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三种病毒的适用性比较
