慢病毒与腺病毒、腺相关病毒、逆转录病毒载体相比,具有宿主范围广,免疫原性低,基因容量大,可以长期表达等特点。慢病毒主要用于难转染细胞的感染,稳转株的制备,神经系统的定位注射实验。难转染的细胞主要包括干细胞、免疫细胞(如DC细胞)、肿瘤细胞等,此外,慢病毒还可以感染仓鼠胚胎制备转基因动物。
慢病毒载体来源于人类免疫缺陷病毒HIV,属于逆转录病毒家族。野生型慢病毒基因组是线性双正链RNA。(HIV攻击的是人类的CD4+T细胞,因为CD4分子是HIV表面糖蛋白gp120的受体。)
慢病毒重组载体构建完成后与辅助质粒一起转染进入包装细胞。在包装细胞中,位于两个长末端重复序列(LTR)之间的DNA片段会被转录成RNA,由辅助质粒表达的病毒蛋白将其包装形成病毒颗粒。包装后的活体病毒将会被释放到上清液中,可以直接收集或进一步浓缩病毒转染靶细胞。
当病毒转导靶细胞时,释放到宿主细胞中的病毒RNA借助逆转录酶逆转录成双链DNA,然后随机整合进宿主细胞的基因组中。在病毒载体中,位于两个LTR的DNA片段和病毒基因组都会稳定整合到靶细胞的基因组中。
由于存在脂质包膜,慢病毒载体对干燥条件非常敏感。因此,理论上,慢病毒载体可以用酒精类消毒剂灭活,如70%的异丙醇或乙醇溶液。在实践中,酒精不适合对大量病毒载体进行消毒(例如溢出),因为酒精蒸发难以达到足够的接触时间。此外,酒精消毒剂对可能与慢病毒载体一起存在的有机物质(例如细胞、牛血清)的效力有限。
使用慢病毒载体时,2% Jodopax、次氯酸钠、碘和酚类消毒剂是首选的消毒方法。
尽管大多数慢病毒载体的母体病毒属于风险组3(例如HIV),但BSL-2或BSL-2+实践通常用于此类工作。BSL级别的最终确定将基于风险评估。
用慢病毒载体治疗的啮齿动物必须安置在ABSL2条件下,笼子上标有一张黄花卡片,说明慢病毒给药的日期、时间和剂量。动物护理人员不会在72小时内更换接受治疗的动物的笼子。之后,所有废物都应按照适当的程序作为生物危害物收集。
1. 外源基因能稳定整合与表达。质粒法过表达外源基因只能实现瞬时过表达,外源基因会随着宿主细胞的分裂传代而不断丢失。而慢病毒法则是将外源基因整合至宿主的细胞中,因而会随着宿主细胞的分裂传代而稳定遗传。
2. 高效的转导效率。由于受到较多因素的影响,质粒法的转染效率往往不高。这些因素如细胞类型、电转参数、质粒大小和质粒大小等。而慢病毒法则可以包装出滴度极高的慢病毒,并且慢病毒的VSV-G蛋白具有广泛的亲和性,几乎能感染所有的哺乳动物细胞,因此慢病毒法有极高的感染效率与转导效率。
3. 基因拷贝数相对均一。由于质粒法转染获得细胞的拷贝数往往是不均一的,会出现部分细胞拷贝数高,部分细胞拷贝数低甚至没有,这就造成了目的基因在不同细胞中的表达量存在差异,使得各个细胞的遗传表型存在差异。而慢病毒转导所获得的细胞的基因拷贝数相对均一。