開學季三問 | 第一問:如何選擇合適的工具病毒進行實驗?-國內聚焦-資訊-生物在線

開學季三問 | 第一問:如何選擇合適的工具病毒進行實驗?

作者:上海吉凱基因醫學科技股份有限公司 2021-11-15T14:48 (訪問量:10839)

金秋九月,又到了莘莘學子入學的時節,各種實驗課題得緊鑼密鼓安排上。作為一名經驗豐富的技術支持,每年都會遇到大量常見的問題,本月我們先盤點三期同學們困惑的問題:工具類載體那么多,我怎么選合適的做實驗呢?


常見的工具載體

市面上常見的,用于遞送外源基因實現上調或者下調的工具包含:質粒、慢病毒(LV)、腺病毒(AD)、腺相關病毒(AAV),選對了合適的工具,是獲得優質實驗結果的重要保障,我們先來看下三種工具病毒的異同點:


我們先看看幾種病毒的特點:


慢病毒:因潛伏期、致病期長而得名“慢”,基于HIV病毒來源的慢病毒,其包膜修改為水泡性口炎病毒的VSVG,以擁有針對眾多細胞感染能力的特性。其最大特點是感染細胞譜系廣,能夠整合,做出穩轉株,長期穩定表達;


腺病毒:因從腺體中分離而得名,為流感病毒特性,擁有針對大部分細胞高感染的特性,但病毒于細胞存在時間較短(細胞為一周,動物2~3周),適合短時間的高量表達。


腺相關病毒:其復制需要腺病毒的幫助而得名,特點是病毒顆粒極小,適合在動物致密的組織擴散,而且單位體積滴度很高,因此被廣泛用于動物實驗。但其表達基因的時間較長,且表達水平較低,動物實驗需要的周期也較長。


質粒:環狀質粒的特性類似腺病毒,都是DNA為遺傳物質,表達水平高,且快,但質粒的轉染細胞效率與腺病毒是天差地別的,僅對少部分腫瘤細胞或者工具細胞(293、Hela)有較好的遞送效果,一般用于做驗證類的實驗,如雙熒光素酶、CoIP等。


如何有效選擇工具載體

談了幾種工具的異同點,下面我們談談如何有效選擇工具載體:

# 細胞實驗#


考慮點:感染情況、基因大小、實驗周期。三者綜合考慮,如:


1.細胞實驗周期很長,那么只能考慮用慢病毒做為遞質,以穩轉株(穩定表達外源基因的細胞株)進行后續實驗。


2.若基因太大,超出病毒的包裝極限,那只能選擇質粒。但質粒遞送效率低怎么辦?那就使用電轉、納米材料等非常規手段遞送。


3.若質粒、慢病毒均無法有效遞送,可以試試腺病毒的感染效率(在不考慮慢病毒整合引發的細胞變化,一般細胞實驗優先推薦慢病毒,既能感染眾多細胞,又能滿足長期實驗,腺病毒在需要短時間高效表達的情況下,或者其他方式無法遞送的情況下才會選擇)。


4.質粒、腺病毒屬于游離的DNA特性,表達水平高且快;慢病毒由于基因組整合進入染色體,表達水平是要低于前者一個層級的,這點也要考慮在內,對于高表達需求的,盡量使用腺病毒。


常見問題

我要用慢病毒做實驗,需要做哪些前期工作呢?

答:對于未接觸過的細胞,或者新手,建議做預實驗,或者通過公司、文獻查閱病毒感染細胞的MOI值(指病毒感染細胞的比例,通俗講就是有效感染單個細胞需要多少病毒)。確認對應類型的病毒能夠感染上,再進行目的病毒的訂購,避免時間、成本的浪費。

查詢到MOI,是不是就不用做預實驗了?

答:保險起見,還是建議做一下,有三個原因:第一,即便是同種細胞,但如果來源不一樣,可能譜系上會有差異,導致實際最佳MOI有差異;第二,不同公司的病毒滴度標準有差異,有些以物理滴度標定,有些以活性滴度標定等;第三,很多細胞實驗最終是要篩選穩轉株的,因此需要摸索最佳抗性的濃度,這個濃度一般是查不到的。所以,為了避免耽誤時間,在等目的病毒的時候,老老實實做預實驗吧!


# 動物實驗#


考慮點:注射部位、基因大小、實驗周期、成本。

四者者綜合考慮,如:


1.三種病毒,從滴度上排序:AAV>AD>LV,滴度越高,等于單位體積內含有的病毒量越多,最終能感染的細胞數就越多,這就是AAV大量用于動物實驗的原因。一般注射分為兩種方式:


A.系統性注射,如尾靜脈、腹腔等,適合針對大型臟器或組織的遞送(心、肝、血管、肌肉),三種病毒均可,但慢病毒的成本相對較高,在均可選擇的情況下,盡量還是AAV。


B.原位注射,如腦立體、肝門靜脈等,這種方式大多需要對動物進行手術,缺點是實驗操作要求高,動物容易死亡,但非常節省病毒(約為系統性注射的五分之一),因此,幾種病毒都是可以的。


2.常規推薦的AAV,由于總包裝極限是4.7k(算上啟動子、終止子、標記基因),能分配給基因的容量也就0~3k(要看具體啟動子的大?。?。若要特異性表達,而恰好對應的特異性啟動子較大,超出包裝極限,那么AAV就做不了,只能更換LV或者AD。當然,如果也超出后來者的極限,那就得嘗試其他技術手段了。


3.慢病毒屬于整合型病毒,只要感染,不管細胞分裂與否,都能長期表達;AD不整合,在細胞存在一段時間(2~3周)則會丟失,如果用腺病毒,則需要在病毒注射之后的2周左右,再補注射病毒;AAV雖然也不整合,但其會伴隨染色體長期存在,適合在非分裂的細胞長期表達(>6個月),因此,實驗周期的確認對應選擇何種病毒。


4.表達時間上,AD(1~2天)>LV(3天)>AAV(3~4周),因此,想要快速表達的,就選擇前兩個。如造模之后只能維持一周,需要外源基因快速表達,那就只能舍棄AAV了。


以上就是小編盤點的常見工具病毒的特性以及使用注意事項。除上述提及的工具載體,吉凱基因還可提供更多優質基因操作工具,如懸浮細胞專用慢病毒、HSV病毒等,此外,還有大量的現貨病毒、對照病毒、AAV試用裝等,質優價廉,還在等什么,快來咨詢吧?。?!


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