AAV(腺相关病毒)是一种常用于基因治疗和科研的非致病性病毒载体,其包装流程涉及多个关键步骤,以下是详细的操作流程及要点:
一、载体构建与准备
1. AAV 载体质粒设计
目的基因克隆:将目标基因(如治疗性基因、报告基因)插入到 AAV 载体质粒中,需位于反向末端重复序列(ITR)之间,确保基因表达。
2. 质粒提取与纯化
使用无内毒素质粒提取试剂盒(如 Qiagen EndoFree Plasmid Kit),确保质粒纯度(OD260/280≈1.8-2.0),避免内毒素影响细胞转染效率和病毒活性。
二、细胞培养与转染
1. 宿主细胞选择
常用细胞系:HEK293 细胞(贴壁细胞,易转染且产毒效率高)、HEK293T 细胞(含 SV40 大 T 抗原,适用于某些载体)。
2. 三质粒共转染
转染方法:钙磷共沉淀法:经典方法,成本低,适用于大规模生产,但转染效率受 pH 和温度影响;脂质体转染法(如 Lipofectamine 3000):效率高,操作简便,适合实验室小规模包装。
质粒比例:载体质粒:辅助质粒:腺病毒辅助质粒≈1:1:1(或按优化比例),总转染量根据细胞密度调整(如 10 cm 培养皿用 10-15 μg 质粒)。
转染后培养:转染 4-6 小时后更换新鲜培养基,继续培养 48-72 小时,观察细胞病变(CPE)迹象(如变圆、脱落)。
三、病毒生产与收获
1. 细胞裂解与病毒释放
收获时间:转染后 48-96 小时(根据细胞状态确定,过早产毒量低,过晚细胞裂解严重)。
裂解方法:
反复冻融法:-80℃/37℃冻融 3 次,破坏细胞膜释放病毒。
超声破碎法:适用于大规模生产,但需控制功率避免病毒失活。
化学裂解:使用 Triton X-100 或 NP-40 等去污剂,结合酶消化(如 DNase I 降解基因组 DNA)。
2. 粗提液制备
裂解液离心(4℃、10000×g、15 分钟),收集上清液,用 0.45 μm 滤膜过滤去除细胞碎片,获得粗提病毒液。
四、病毒纯化
1. 氯化铯(CsCl)密度梯度离心
经典方法:配制 CsCl 溶液(密度 1.35-1.40 g/mL),与粗提液混合后超速离心(4℃、100000×g、16-20 小时)。病毒颗粒在密度梯度中形成白色条带,用针头穿刺管壁收集。透析去除 CsCl,用 PBS 或病毒保存液(含 10% 甘油)浓缩。
2. 层析法纯化
亲和层析:利用 AAV 衣壳蛋白与肝素的结合特性,通过肝素琼脂糖柱纯化,特异性高,适合规模化生产。
离子交换层析:根据衣壳蛋白电荷差异分离,需优化缓冲液 pH 和离子强度。
凝胶过滤层析:按病毒颗粒大小分离,可同时去除杂质和浓缩病毒。
3. 超滤浓缩
使用 100 kDa 分子量截留的超滤管(如 Amicon Ultra),4℃、3000×g 离心浓缩病毒液,同时置换缓冲液。
五、病毒滴度测定与质量控制
1. 滴度测定方法
qPCR 法(常用):
提取病毒基因组 DNA,设计针对 ITR 或目的基因的引物,通过 qPCR 定量病毒基因组拷贝数(vg/mL)。
需制备标准品(已知拷贝数的质粒)建立标准曲线。
斑点杂交(Dot Blot):半定量方法,灵敏度较低,适用于初步筛选。
感染性滴度测定(TTI):用病毒感染细胞,通过报告基因(如 GFP)或 RT-PCR 检测感染细胞比例,计算感染性滴度(IU/mL),反映病毒活性。
2. 质量控制指标
纯度检测:SDS-PAGE 或 Western blot 检测衣壳蛋白(VP1、VP2、VP3),无明显杂蛋白条带。
无菌检测:细菌、真菌培养及内毒素检测(如鲎试剂法,内毒素≤10 EU/mL)。
活性验证:体外感染细胞,观察目的基因表达效率;体内实验需验证组织靶向性和安全性。
六、病毒保存与分装
分装:按实验需求分装为小剂量(避免反复冻融),常用保存液为 PBS(含 0.01% BSA 或 10% 甘油),防止病毒聚集。
保存条件:-80℃长期保存(避免 - 20℃,易导致病毒失活),使用时冰上融化并瞬时离心。