2019/8/21
细胞的健康状态是影响病毒产量的最关键因素。因此,我们一般我们选择293T细胞(稳定表达Large T antigen大T抗原版本)作为包装宿主。
用于慢病毒包装的293T细胞的传代数不宜过高。当我们从ATCC或其他正规细胞库购得细胞后,将复苏并培养的那一代记为第1代(暂时不管之前ATCC到底传了多少代)。在扩增培养、冻存及后续复苏使用时,务必记录传代数。在我手里用于包装慢病毒的293T,通常都在第6代左右,到第15代包装出来滴度并未有显著下降,但并没有测试过更高的代数。
这里我们定义,那个包含我们要表达的外源基因的质粒为transfer plasmid。大家应该已经清楚,transfer plasmid容纳外源基因长度的能力是有限的。尽管理论上,在LTR之间可以插入的基因长度约为8.5 kb,但超过3 kb就会导致包装效率降低。而整个质粒过大,也会导致转染效率降低,进而影响最后的滴度。插入片段的大小,是我们不能控制的,但我们可以尽量选择较小的transfer plasmid骨架(如无必要,不要携带其他元件如GFP等)。
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包装慢病毒,除了transfer plasmid之外,我们还需要envelope plasmid和packaging plasmid。对于Envelope plasmid,通常我们选择VSV-G,因为含有这个包膜蛋白的慢病毒可以感染多种宿主。而packaging plasmid的基本构成为Gag,Pol,Rev和Tat。每一个组件的功能,可以在本文最后的附录表格中查到,但现在先来重点看一下Tat。
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慢病毒是一种血源性病原体(要知道,人类免疫缺陷病毒,即HIV也是一类慢病毒)。为了将其改造成实验工具,科学家将慢病毒的包装和表达组件减少到最低程度。目前我们所能接触到的实验用慢病毒,由于至少需要3个质粒才能生产出来(即第二代慢病毒系统),因此成品慢病毒都不再具备生产子代病毒的能力。而为了进一步提高安全性,怕万一不小心真的见鬼了(即使几率低到不可思议),目前还有第三代慢病毒系统。它除了将packaging plasmid拆成几个之外,还对5’-LTR进行改造,从而进一步抛弃了Tat组件。
然而,抛弃Tat组件是有代价的。即使采用了嵌合LTR的第三代transfer plasmid,一旦缺少了Tat,同样会导致滴度降低。具体请看这篇文章的数据(也就是创造第三代慢病毒的文章):其中pHR2是第二代质粒,在无Tat的情况下,滴度降低了一个数量级。而即使使用了第三代的pRRL质粒,缺少了Tat,滴度依然显著降低(虽然滴度近5 Million/ml,已经是非常高的了)。
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和其他生物制品一般,保证慢病毒的稳定性也是至关重要的因素。慢病毒是在37℃细胞培养环境中包装的。根据现有的认识,慢病毒在37℃溶液的半衰期不超过12小时,甚至有文献报道仅有6小时左右。由此可见,我们有必要从延长半衰期入手。
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与此同时,Broad Institute的The RNAi Consortium的方案也显示,使用30% FBS或者额外添加终浓度1%的BSA,能够显著提高病毒滴度。从经济的角度而言,对于慢病毒粗制品,我们完全可以选择BSA方案,因为粗制品中已经含有携带脂类的FBS,我们只需提高整体蛋白浓度。
附录
来源https://www.addgene.org/viral-vectors/lentivirus/lenti-guide/
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