慢病毒的作用與應(yīng)用

無(wú)論是初入實(shí)驗(yàn)室的萌新還是久經(jīng)沙場(chǎng)的老將，都免不了與慢病毒打交道，可以說(shuō)，慢病毒作為生物科研界的一款神器，在基礎(chǔ)研究中發(fā)揮著重要的作用。

但是，即使是如此重要的工具，很多人也用不好，歸根結(jié)底就是對(duì)它的不熟悉。

什么是慢病毒？
慢病毒是逆轉(zhuǎn)錄病毒的一種，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的潛伏它能在宿主體內(nèi)引起慢性致死性疾病。同時(shí)，它的宿主的分布范圍非常廣，包括人類和其他的哺乳動(dòng)物。直接說(shuō)慢病毒大家可能還是有點(diǎn)陌生，那么如果說(shuō)艾滋病病毒（HIV）呢？沒(méi)錯(cuò)，HIV也是慢病毒的一種。之所以說(shuō)艾滋病非常難治療，其中一個(gè)方面就是它能通過(guò)感染細(xì)胞，將其遺傳物質(zhì)整合到宿主細(xì)胞的基因組中，與宿主細(xì)胞‘融為一體’。因此，也就賦予了慢病毒一種很重要的特征，它能將自己的遺傳物質(zhì)整合到感染細(xì)胞的基因組中，使宿主細(xì)胞長(zhǎng)期制造病毒顆粒。

圖1. HIV-1復(fù)制的示意圖。^[2]
 

慢病毒安全么？
上面提到了慢病毒的來(lái)源，大家可能就很惶恐，心想慢病毒那么危險(xiǎn)，實(shí)驗(yàn)室為什么還要用它？但是啊，我們首先得明確一點(diǎn)，此慢病毒非彼慢病毒。

實(shí)驗(yàn)室使用的慢病毒本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一種載體，雖然也是病毒顆粒，但它是沒(méi)有自我復(fù)制功能的。我們實(shí)驗(yàn)室使用的慢病毒是通過(guò)人為改造的，野生的慢病毒的遺傳物質(zhì)中包含了病毒顆粒制造所有蛋白的表達(dá)基因，因此當(dāng)病毒遺傳物質(zhì)整合到宿主基因組上時(shí)，宿主細(xì)胞就能源源不斷的生產(chǎn)病毒。而實(shí)驗(yàn)室的慢病毒將遺傳物質(zhì)中含有外殼蛋白的所有基因都剔除了，從而保證了外源基因整合到基因組上時(shí)不會(huì)帶有表達(dá)病毒外殼所需的元件。同時(shí)，從慢病毒載體應(yīng)用于科學(xué)研究開(kāi)始，至今沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)由于慢病毒引起的重大醫(yī)療事故，可以看出它的安全性。

慢病毒是如何制作的呢？
目前慢病毒包裝系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了第三代包裝系統(tǒng)，這個(gè)包裝系統(tǒng)還有4個(gè)質(zhì)粒，也就是1個(gè)目的基因載體，3個(gè)輔助質(zhì)粒。

顧名思義，目的基因載體是用來(lái)承載我們希望表達(dá)的目的基因片段的，而3個(gè)輔助質(zhì)粒的目的是在細(xì)胞中短時(shí)間內(nèi)表達(dá)出病毒外殼所需要的的蛋白。因此我們?cè)诼�病毒包裝的過(guò)程中，只需要同時(shí)將4個(gè)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染到293T細(xì)胞中即可。
 

圖2. 使用慢病毒生成穩(wěn)定細(xì)胞系的示意圖。[1]

慢病毒有什么用呢？
對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們首先理清下慢病毒的特點(diǎn)。
1. 能將外源片段DNA整合到感染的細(xì)胞中
2. 整合片段具有隨機(jī)性
3. 載體容量為4.7kb

從這些特點(diǎn)來(lái)看，我們很容易就可以想轉(zhuǎn)基因技術(shù)。慢病毒最常見(jiàn)的應(yīng)用是在細(xì)胞系中穩(wěn)定過(guò)表達(dá)目的基因。換句話說(shuō)，由于慢病毒能將大約4.7kb的外源DNA序列整合到基因組中，因此最適合作為轉(zhuǎn)基因的載體。

但是，值得注意的，這里的外源DNA片段并不僅僅是具有表達(dá)功能的基因，也可以是任何DNA序列。因此，我們不應(yīng)該將慢病毒的應(yīng)用局限于過(guò)表達(dá)的某個(gè)目的基因。通過(guò)慢病毒我們也可以將其他表達(dá)原件，比如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、調(diào)控序列和可誘導(dǎo)元件等順式作用元件，整合到細(xì)胞基因組中，將有利于構(gòu)建我們實(shí)驗(yàn)?zāi)康乃�需的研究模型�?br />
賽業(yè)生物提供的慢病毒、腺病毒、腺相關(guān)病毒包裝服務(wù)，從病毒滴度、純度、活性等方面確保病毒包裝質(zhì)量的可靠性，廣泛應(yīng)用到各種細(xì)胞模型的構(gòu)建、活體動(dòng)物的體內(nèi)注射、基因治療等研究領(lǐng)域中，且被多篇文獻(xiàn)引用報(bào)道。

參考文獻(xiàn)：

1. Tandon, N., Thakkar, K. N., LaGory, E. L., Liu, Y. and Giaccia, A. J. (2018). Generation of Stable Expression Mammalian Cell Lines Using Lentivirus. Bio-protocol 8(21): e3073. DOI: 10.21769/BioProtoc.3073.

2. Yasutsugu Suzuki and Youichi Suzuki (July 20th 2011). Gene Regulatable Lentiviral Vector System, Viral Gene Therapy Ke Xu, IntechOpen, DOI: 10.5772/18155.