目前慢病毒也被廣泛地應(yīng)用于表達(dá) RNAi 的研究中。
由于有些類型細(xì)胞脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染效果差,轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的 siRNA 半衰期短,體外合成 siRNA 對基因表達(dá)的抑制作用通常是短暫的,因而使其應(yīng)用受到較大的限制。采用事先在體外構(gòu)建能夠表達(dá) siRNA 的載體,然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄 siRNA 的策略,不但使脂質(zhì)體有效轉(zhuǎn)染的細(xì)胞種類增加,而且對基因表達(dá)抑制效果也不遜色于體外合成 siRNA ,在長期穩(wěn)定表達(dá)載體的細(xì)胞中,甚至可以發(fā)揮長期阻斷基因表達(dá)的作用。在所構(gòu)建的 siRNA 表達(dá)載體中,是由 RNA 聚合酶Ⅲ啟動子來指導(dǎo) RNA 合成的,這是因為 RNA 聚合酶Ⅲ有明確的起始和終止序列,而且合成的 RNA 不會帶 poly A 尾。當(dāng) RNA 聚合酶Ⅲ遇到連續(xù) 4 個或 5 個 T 時,它指導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄就會停止,在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物 3' 端形成 1~4 個U 。 U6 和 H1 RNA 啟動子是兩種 RNA 聚合酶Ⅲ依賴的啟動子,其特點是啟動子自身元素均位于轉(zhuǎn)錄區(qū)的上游,適合于表達(dá)~ 21ntRNA 和~ 50ntRNA 莖環(huán)結(jié)構(gòu)( stem loop )。在 siRNA 表達(dá)載體中,構(gòu)成 siRNA 的正義與反義鏈,可由各自的啟動子分別轉(zhuǎn)錄,然后兩條鏈互補結(jié)合形成 siRNA ;也可由載體直接表達(dá)小發(fā)卡狀 RNA(small hairpin RNA, shRNA),載體包含位于 RNA 聚合酶Ⅲ啟動子和 4 ~ 5 T轉(zhuǎn)錄終止位點之間的莖環(huán)結(jié)構(gòu)序列,轉(zhuǎn)錄后即可折疊成具有 1~4 個 U 3 ' 突出端的莖環(huán)結(jié)構(gòu),在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步加工成 siRNA 。構(gòu)建載體前通常要通過合成 siRNA 的方法,尋找的 siRNA ,然后從中挑選符合載體要求的序列,將其引入 siRNA 表達(dá)載體。
慢病毒載體( Lentiviral vector )較逆轉(zhuǎn)錄病毒載體有更廣的宿主范圍,慢病毒能夠有效感染非周期性和有絲分裂后的細(xì)胞。慢病毒載體能夠產(chǎn)生表達(dá) shRNA 的高滴度的慢病毒,在周期性和非周期性細(xì)胞、干細(xì)胞、受精卵以及分化的后代細(xì)胞中表達(dá) shRNA ,實現(xiàn)在多種類型的細(xì)胞和轉(zhuǎn)基因小鼠中特異而穩(wěn)定的基因表達(dá)的功能性沉默,為在原代的人和動物細(xì)胞組織中快速而地研究基因功能,以及產(chǎn)生特定基因表達(dá)降低的動物提供了可能性。
慢病毒表達(dá)載體包含了包裝、轉(zhuǎn)染、穩(wěn)定整合所需要的遺傳信息。慢病毒包裝質(zhì)粒可提供所有的轉(zhuǎn)錄并包裝 RNA 到重組的假病毒載體所需要的所有輔助蛋白。為產(chǎn)生高滴度的病毒顆粒,需要利用表達(dá)載體和包裝質(zhì)粒同時共轉(zhuǎn)染細(xì)胞,在細(xì)胞中進(jìn)行病毒的包裝,包裝好的假病毒顆粒分泌到細(xì)胞外的培養(yǎng)基中,離心取得上清液后,可以直接用于宿主細(xì)胞的感染,目的基因進(jìn)入到宿主細(xì)胞之后,經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄,整合到基因組,從而高水平的表達(dá)效應(yīng)分子。
1. 對于一些較難轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,如原代細(xì)胞、干細(xì)胞、不分化的細(xì)胞等,能大大提高目的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)效率,而且目的基因整合到宿主細(xì)胞基因組的幾率大大增加,這就為 RNAi,cDNA 克隆以及報告基因的研究提供了一個有利的途徑。
2. 進(jìn)行穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞株的篩選;
3. 為活體動物模型實驗提供高質(zhì)量的包含目的基因的病毒液;
在細(xì)胞相關(guān)的實驗操作中,對于一些按常規(guī)方法難以轉(zhuǎn)染甚至無法轉(zhuǎn)染的細(xì)胞,通過病毒介導(dǎo)的實驗?zāi)軌虼蟠筇岣呋虻霓D(zhuǎn)導(dǎo)效率,以達(dá)到目的基因的瞬時表達(dá)。
以六孔板中的1孔為例,每個樣品需要1×106個293T細(xì)胞。
1、取1.5ml滅菌EP管,加入1.5μg包裝混合質(zhì)粒和0.5μg表達(dá)質(zhì)粒以及250μl的無血清培養(yǎng)基。輕柔混勻,室溫孵育5min。
2、取1.5ml滅菌EP管,取9μl 脂質(zhì)體2000l溶于250μl無血清培養(yǎng)基中。輕柔混勻,室溫孵育5min。
3、將DNA溶液和脂質(zhì)體溶液輕柔混勻。室溫孵育20min
4、用胰酶消化并記數(shù)293T細(xì)胞。用含血清的培養(yǎng)基重懸細(xì)胞。
5、在六孔板中每孔,加入1ml含血清的生長培養(yǎng)基,再加入DNA-脂質(zhì)體復(fù)合物。
6、將1ml重懸的293T細(xì)胞(1×106個細(xì)胞/ml)加入到平板中。37℃CO2孵箱中孵育一晚。
7、移除含有DNA-脂質(zhì)體復(fù)合物的培養(yǎng)基移除,代之以DMEM(含丙酮酸鈉和非必須氨基酸)。
8、轉(zhuǎn)染后48-72h收獲含病毒的上清。3000 rpm 離心20min,去除沉淀。
9、病毒上清-80°C貯存。
包裝出來的慢病毒對NIH/3T3細(xì)胞達(dá)90%以上感染效率。
注意事項:
1.在慢病毒感染細(xì)胞前,為檢測病毒上清培養(yǎng)液內(nèi)病毒的活性,并確定病毒與轉(zhuǎn)染細(xì)胞之間的比率,需要確定病毒的滴度。病毒的滴度可以通過轉(zhuǎn)染Hela細(xì)胞,然后使用抗體篩選穩(wěn)定的細(xì)胞轉(zhuǎn)染株,進(jìn)行計數(shù)和數(shù)值統(tǒng)計。
2. 在慢病毒轉(zhuǎn)染細(xì)胞的過程中zui重要的一步是融合,只有一些較小的慢病毒載體才能轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)細(xì)胞,因此,病毒顆粒的吸附是慢病毒轉(zhuǎn)染的限速步驟。