AAV(腺相關病毒)是一種常用于基因治療和科研的非致病性病毒載體,其包裝流程涉及多個關鍵步驟,以下是詳細的操作流程及要點:
一、載體構建與準備
1. AAV 載體質粒設計
目的基因克隆:將目標基因(如治療性基因、報告基因)插入到 AAV 載體質粒中,需位于反向末端重復序列(ITR)之間,確保基因表達。
2. 質粒提取與純化
使用無內毒素質粒提取試劑盒(如 Qiagen EndoFree Plasmid Kit),確保質粒純度(OD260/280≈1.8-2.0),避免內毒素影響細胞轉染效率和病毒活性。
二、細胞培養與轉染
1. 宿主細胞選擇
常用細胞系:HEK293 細胞(貼壁細胞,易轉染且產毒效率高)、HEK293T 細胞(含 SV40 大 T 抗原,適用于某些載體)。
2. 三質粒共轉染
轉染方法:鈣磷共沉淀法:經典方法,成本低,適用于大規模生產,但轉染效率受 pH 和溫度影響;脂質體轉染法(如 Lipofectamine 3000):效率高,操作簡便,適合實驗室小規模包裝。
質粒比例:載體質粒:輔助質粒:腺病毒輔助質粒≈1:1:1(或按優化比例),總轉染量根據細胞密度調整(如 10 cm 培養皿用 10-15 μg 質粒)。
轉染后培養:轉染 4-6 小時后更換新鮮培養基,繼續培養 48-72 小時,觀察細胞病變(CPE)跡象(如變圓、脫落)。
三、病毒生產與收獲
1. 細胞裂解與病毒釋放
收獲時間:轉染后 48-96 小時(根據細胞狀態確定,過早產毒量低,過晚細胞裂解嚴重)。
裂解方法:
反復凍融法:-80℃/37℃凍融 3 次,破壞細胞膜釋放病毒。
超聲破碎法:適用于大規模生產,但需控制功率避免病毒失活。
化學裂解:使用 Triton X-100 或 NP-40 等去污劑,結合酶消化(如 DNase I 降解基因組 DNA)。
2. 粗提液制備
裂解液離心(4℃、10000×g、15 分鐘),收集上清液,用 0.45 μm 濾膜過濾去除細胞碎片,獲得粗提病毒液。
四、病毒純化
1. 氯化銫(CsCl)密度梯度離心
經典方法:配制 CsCl 溶液(密度 1.35-1.40 g/mL),與粗提液混合后超速離心(4℃、100000×g、16-20 小時)。病毒顆粒在密度梯度中形成白色條帶,用針頭穿刺管壁收集。透析去除 CsCl,用 PBS 或病毒保存液(含 10% 甘油)濃縮。
2. 層析法純化
親和層析:利用 AAV 衣殼蛋白與肝素的結合特性,通過肝素瓊脂糖柱純化,特異性高,適合規模化生產。
離子交換層析:根據衣殼蛋白電荷差異分離,需優化緩沖液 pH 和離子強度。
凝膠過濾層析:按病毒顆粒大小分離,可同時去除雜質和濃縮病毒。
3. 超濾濃縮
使用 100 kDa 分子量截留的超濾管(如 Amicon Ultra),4℃、3000×g 離心濃縮病毒液,同時置換緩沖液。
五、病毒滴度測定與質量控制
1. 滴度測定方法
qPCR 法(常用):
提取病毒基因組 DNA,設計針對 ITR 或目的基因的引物,通過 qPCR 定量病毒基因組拷貝數(vg/mL)。
需制備標準品(已知拷貝數的質粒)建立標準曲線。
斑點雜交(Dot Blot):半定量方法,靈敏度較低,適用于初步篩選。
感染性滴度測定(TTI):用病毒感染細胞,通過報告基因(如 GFP)或 RT-PCR 檢測感染細胞比例,計算感染性滴度(IU/mL),反映病毒活性。
2. 質量控制指標
純度檢測:SDS-PAGE 或 Western blot 檢測衣殼蛋白(VP1、VP2、VP3),無明顯雜蛋白條帶。
無菌檢測:細菌、真菌培養及內毒素檢測(如鱟試劑法,內毒素≤10 EU/mL)。
活性驗證:體外感染細胞,觀察目的基因表達效率;體內實驗需驗證組織靶向性和安全性。
六、病毒保存與分裝
分裝:按實驗需求分裝為小劑量(避免反復凍融),常用保存液為 PBS(含 0.01% BSA 或 10% 甘油),防止病毒聚集。
保存條件:-80℃長期保存(避免 - 20℃,易導致病毒失活),使用時冰上融化并瞬時離心。