通过使用工具病毒载体介导将外源基因导入肺部细胞中,对疾病特定基因进行定向和组织特异性的改造,将为肺疾病研究与治疗提供强大工具。
首先,如何选择合适的病毒载体:
慢病毒、腺病毒和腺相关病毒(AAV)等都是常用的工具病毒载体,在肺部研究中该如何选择呢?
1.慢病毒:慢病毒具有毒性低、损伤小的特点,且病毒感染细胞后,可以整合入基因组长期表达,是细胞实验的首选。应用于肺部在体注射时,引起的免疫反应较为温和。
2.腺病毒:腺病毒滴度高,载体容量大。但应用于在体注射时易引起较强烈的免疫反应,严重时可导致实验动物死亡。
3.腺相关病毒AAV:AAV体积小、滴度高、扩散性好,是在体实验的首选。AAV有多种血清型,不同的血清型对不同的脏器有较高的识别及感染能力。AAV5、AAV6和AAV9等对于肺有较高的趋向性。目前,AAV已经应用于肺囊性纤维化的临床实验中。
了解了这些病毒载体在肺部研究中的优势和不足后,如何根据实验目的来挑选合适的基因操作工具呢?建议您可以从以下这几个方面出发:
1. 工具载体的表达时间与实验观察时间是否相符;
2. 工具载体可以容纳的片段大小与目的基因大小是否契合;
3. 工具载体对目的细胞、在体组织的转导是否足够高效。
病毒表达系统 | 慢病毒 | 腺病毒 | 腺相关病毒 |
外源基因表达时间 |
2-4天开始表达 长时间稳定表达 |
1-2天开始表达 持续7-14天 |
7-14开始表达 细胞分裂不旺盛部位可长时间表达 |
插入片段大小 | < 4kb | < 5-8kb |
<2.8kb (包括必须的启动 子以及荧光或者标签元件) |
稳定细胞株筛选 |
可以,外源基因整合于 主基因组,筛选简单 |
不可以,瞬时表达外源 基因传代后效果减弱 |
不可以 |
细胞实验 | 首选,广谱,感染效率高 |
广谱,感染效率高, 适合原代非增殖细胞感染 |
不适合细胞实验 |
动物实验 |
适合,根据观察时间 和注射部位选择 |
较适合(免疫原性高), 根据观察时间和注射部位选择 |
首选,根据观察时间和注射部位选择 |
滴度 | 最高可达109TU/ml | 高达1012pfu/ml | 高达1012-13v.g/ml |
常用基因操作工具选择指南
吉凯小建议:
1. 在基因大小允许的前提下,在体实验建议优先选择腺相关病毒(AAV)。AAV具有滴度高,扩散效果好,免疫原性低等特点。AAV5/6/9血清型对肺有较好的趋向性,其中AAV9在肺部的表达最强,且产生的免疫反应较小。点击了解更多AAV血清型选择小窍门>>
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1 | 2 | 5 | 6 | 8 | 9 | DJ | PHP.eB | PHP.S | Retro |
心脏 | √ |
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肝脏 |
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肺 |
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胰腺 |
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骨骼肌 | √ | √ |
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神经 | √ | √ | √ |
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眼部 |
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AAV 血清型的趋向性
2. 细胞体外感染建议选择慢病毒:慢病毒在感染细胞后2-4天开始表达,且对细胞毒性低、损伤小。
3. 如需目的基因在肺部中特异性表达,可使用组织特异性启动子,如肺上皮细胞特异性启动子SP-C。吉凯提供组织特异性启动子载体的病毒包装服务,点击了解>>
病毒工具在肺部的注射方法
肺部病毒感染常用的方法有系统注射(尾静脉注射或腹腔注射)、及鼻内或气管内递送(经呼吸道)等。下面,以鼻内滴注为例做详细说明。
1.使动物处于足够深的麻醉状态,以防止小鼠运动或对载体的反应而打喷嚏或咳嗽,但也需要防止小鼠麻醉过度而死亡;
2.将小鼠以背卧姿势固定,并慢慢地将AAV悬液通过小鼠鼻孔内壁逐滴滴入,为保证最大的肺部感染效率,最小体积为50μL(每个鼻孔25μL),最大体积为75μL(每个鼻孔37.5μL)。待小鼠呼吸恢复正常后,再滴入一次75μL的AAV悬液;
3.将小鼠轻轻从工作台拿下,并将头部和胸部用折叠的纸巾小幅度垫高,以保证小鼠顺畅的呼吸。待小鼠苏醒后,放回鼠笼。
备注:鼻内滴注法是一种直接的AAV感染法,操作简单且对设备要求低。但AAV颗粒容易沉积在上呼吸道(鼻道、鼻窦和咽)和胃肠道,如需要有效地感染到下呼吸道,则需要加大AAV剂量。
更多部位病毒体内注射实验操作视频,点击查看>>
肺部注射病毒用量参考
以下表格中为吉凯客户应用文献总结(部分)。更多肺部病毒注射参数,点击查看与下载>>
1.慢病毒
注射方式 | 注射参数 | 检测时间 | 文献 |
小鼠静脉 |
病毒滴度5x 107TU/ml |
5天、30天 | Inhibiting toll like receptor 4 signaling ameliorates pulmonary-fibrosis during acute lung injury induced by lipopolysaccha-ride:an experimental study[J]. Respiratory research, 2009. |
大鼠侧尾静脉 |
1x108TU 每2周注射一次 共注射1个月 |
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KLF5 mediates vascular remodeling via HIF-1x in hypoxic pulmonary hypertension[J. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 2016. |
小鼠腹腔注射 |
2x106TU 分别在1,3,7, 10, 14,21, 28 and 35天注射 |
40天后 处死小鼠 |
miR-18a-5p Inhibits Sub-pleural Pulmonary Fibrosis by Targeting TGF-β Receptor I.J] .Mol. Ther, 2017 |
大鼠腹腔注射 | 3E+8 TU/kg rat | 14天 | Placenta growth factor contributes to cell apoptosis and epithe-lial-to-mesenchymal transiltion in the hyperoxia -induced acutelung injury[J]. Life sciences, 2016 |
小鼠鼻内滴注 | 50μL,4x107PFUs |
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Silencing Angiopoietin-Like Protein 4 (ANGPTL4) Protects Against Lipopolysaccharide. Induced Acute Lung Injury Via Regulating SIRT1/NF-kB Pathway[J]. Journal of cellular physiology, 2015 |
代表文献 Cell death & disease,2017,8(1):e2566
2.腺病毒
注射方式 | 注射参数 | 检测时间 | 文献 |
大鼠尾静脉注射 | 病毒滴度1E+8pfu/ml | 3天 | Adenovirus-delivered angiopoietin-1 treatment for phos-gene-induced acute lung injury[J]. Inhalation toxicology, 2013 |
小鼠鼻内滴注 | 5E+8pfu/mouse | 4天 | Uncoupling protein 2 increases susceptibility to lipopolysac-charide-induced acute lung injury in mice[J]. Mediators of inflammation, 2016. |
代表文献 Europenan Respiratory Journal,2010,36(4):907-914
3.腺相关病毒AAV
代表文献 Human Gene Therapy,2007,18(4):344-354
1.Zhang Q, Ye H, Xiang F, et al. miR-18a-5p Inhibits Sub-pleural Pulmonary Fibrosis by Targeting TGF-β Receptor II[J]. Molecular Therapy, 2017, 25(3): 728-738. (IF= 12.91).吉凯产品:慢病毒 研究领域:肺纤维化 华中科技大学同济医学院附属协和医院
2.Wang Q, Wang J, Hu M, et al. Uncoupling Protein 2 Increases Susceptibility to Lipopolysaccharide-Induced Acute Lung Injury in Mice[J]. Mediators of inflammation, 2016, 2016: 9154230. (IF= 4.529).吉凯产品:腺病毒 研究领域:急性肺损伤 陆军军医大学新桥医院
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