龔萍 楊宇 楊永平 等
摘要:將重組逆轉(zhuǎn)錄病毒融合蛋白表達載體RCASBP-GFP-SMARCE1包裝為病毒顆粒,并測定其病毒滴度。利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法在DF-1細胞系中轉(zhuǎn)染重組質(zhì)粒,收集上清液,超速離心濃縮病毒,用GFP標記法測定病毒滴度。結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)染后3~4 d可見少許GFP陽性細胞的出現(xiàn),6~7 d后所有細胞均有GFP的表達,11 d左右細胞達到超匯合狀態(tài),開始收集上清液;GFP標記法測定超速離心后的病毒滴度為5×1010 IU/mL。結(jié)果表明,成功制備了高滴度的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒,為下一步在胚胎中進行相關(guān)基因的功能研究奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:逆轉(zhuǎn)錄病毒載體;病毒包裝;綠色熒光蛋白;病毒滴度
中圖分類號:S852.65+9.3 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)22-5470-04
逆轉(zhuǎn)錄病毒載體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于基因治療和基因功能的研究。逆轉(zhuǎn)錄病毒是一類含有逆轉(zhuǎn)錄酶的 RNA 病毒,分為慢病毒亞科(如人類免疫缺陷病毒)、腫瘤病毒亞科(如禽類勞氏肉瘤病毒)和泡沫病毒亞科(如人泡沫病毒)三類[1]。逆轉(zhuǎn)錄病毒具有3個基本的結(jié)構(gòu)基因Gag、Env和pol,分別編碼病毒的核心蛋白、病毒的包膜糖蛋白和逆轉(zhuǎn)錄酶。逆轉(zhuǎn)錄病毒經(jīng)寄主細胞表面的受體蛋白識別后進入細胞,然后在自身基因組編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以基因組RNA 為模板反轉(zhuǎn)錄出雙鏈DNA原病毒,雙鏈DNA能隨機整合到寄主細胞的染色體上,隨著寄主細胞的復(fù)制而復(fù)制[2]。逆轉(zhuǎn)錄病毒載體大多基于禽類或獸類病毒,逆轉(zhuǎn)錄病毒的許多特點使其成為基因轉(zhuǎn)移載體的最佳選擇,如宿主細胞范圍廣,對細胞的感染率高,插入的外源基因可完整地整合等。目前在禽類中應(yīng)用的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體主要來源于禽類白血病病毒(Avian leucosis virus,ALV)、禽類勞氏肉瘤病毒(Rous sarcoma virus,RSV)以及慢病毒(Lentivirus)等[3,4]。其中慢病毒與一般的逆轉(zhuǎn)錄病毒相比,具有更廣的宿主范圍,對分裂細胞和非分裂細胞均具有感染能力,但慢病毒表達的時間較慢,且慢病毒是“自殺性”病毒,即病毒感染靶細胞后,不再感染其他細胞,也不會利用宿主細胞產(chǎn)生新的病毒顆粒。而以禽肉瘤白血病病毒(Avian sarcoma leucosis virus,ASLV)為骨架的逆轉(zhuǎn)錄病毒RCASBP(Replication-competent avian sarcoma-leukosis virus,with a splice acceptor,bryan RSV pol)是一種具有自我復(fù)制能力的病毒,既能水平感染相鄰細胞,也能垂直感染后代細胞[5],近年來在雞胚發(fā)育相關(guān)基因的功能研究中得到廣泛應(yīng)用[6-8]。本研究擬將本課題組前期構(gòu)建的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒融合蛋白表達載體在DF-1細胞系中包裝病毒顆粒并測定病毒滴度,以期獲得高滴度的逆轉(zhuǎn)錄病毒,為進一步在細胞模型和雞胚模型中研究相關(guān)基因的功能奠定基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
1.1.1 質(zhì)粒與細胞 逆轉(zhuǎn)錄病毒載體RCASBP.B由美國Cliff Tabin教授(Harvard Medical School)惠贈、重組載體RCASBP.B-GFP-SMARCE1(簡稱RGS)由本實驗室構(gòu)建并保存、雞胚成纖維細胞系UMNSAH/DF-1購自美國ATCC(CRL-12203)。
1.1.2 主要試劑 無內(nèi)毒素質(zhì)粒提取試劑盒購自O(shè)miga公司;Lipofectemine 2000、Opti-MEMⅠ低血清培養(yǎng)基購自Invitrogen公司;無噬菌體、低內(nèi)毒素的胎牛血清購自Gibco公司;DMEM培養(yǎng)基購自ATCC;青霉素/鏈霉素雙抗、0.25%胰蛋白酶購自杭州吉諾公司。
1.2 方法
1.2.1 DF-1細胞的解凍與傳代 從干冰中迅速取出購買的雞胚成纖維細胞系DF-1凍存管,立即在39 ℃水浴鍋中解凍(最好在2 min內(nèi)完成);在超凈工作臺內(nèi)將管內(nèi)液體轉(zhuǎn)至含有9 mL預(yù)熱生長培養(yǎng)基(含有10.0%胎牛血清和1.0%雙抗的DMEM)的尖頭離心管中,1 000 r/min離心5 min;棄上清液,用10 mL預(yù)熱生長培養(yǎng)基重懸細胞,轉(zhuǎn)至培養(yǎng)瓶中,在39 ℃、5.0%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng);在不同時間觀察細胞生長情況,待細胞長滿后,用0.25%胰蛋白酶消化細胞,按1∶3的比例分瓶培養(yǎng)。
1.2.2 脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染與病毒包裝 在轉(zhuǎn)染前1 d胰酶消化法將DF-1細胞接種到10 cm培養(yǎng)皿中,待細胞80.0%-90.0%匯合時將20 μg無內(nèi)毒素質(zhì)粒與40 μL Lipofectamine 2 000分別用Opti-MEMⅠ培養(yǎng)基稀釋后混合,轉(zhuǎn)染DF-1細胞,加入含10.0%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng),24 h后換為生長培養(yǎng)基,待細胞長滿后傳代至15 cm培養(yǎng)皿中;期間觀察細胞生長及綠色熒光蛋白表達情況,最后將細胞傳至6個15 cm培養(yǎng)皿中;待細胞匯合后36~48 h換用1/10的生長培養(yǎng)基(含有1.0%胎牛血清和0.1%雙抗的DMEM);換液24 h后收集上清液于50 mL離心管中,離心管于液氮中保存,細胞中繼續(xù)加入1/10的生長培養(yǎng)基,如此重復(fù),連續(xù)收集病毒上清液3 d。
1.2.3 病毒的濃縮 將上述收集病毒上清液的離心管于37 ℃水浴鍋中迅速解凍后置于冰上,在超凈工作臺內(nèi)用0.45 μm的濾器過濾去除細胞碎片;轉(zhuǎn)移上清液至超速離心管中, 4 ℃下27 000 r/min超速離心3 h;棄上清液,加入100~300 μL DMEM原液,將離心管置于冰上振蕩重懸過夜;待病毒沉淀完全溶解后吹打均勻,分裝,-80 ℃保存。
1.2.4 病毒滴度的測定 將DF-1細胞接種于24孔板中,第二天用DMEM原液按10倍梯度稀釋病毒液,即在EP管中先加入90 μL DMEM,往第一個管中加入10 μL病毒原液,混勻后,吸取10 μL加入第二個管混勻,依此類推,梯度稀釋至10-8;每孔細胞加入100 μL稀釋的病毒液,每個梯度設(shè)置3個重復(fù),并設(shè)置陰性對照組(即不加病毒液);在不同時間觀察細胞生長情況,并追加生長培養(yǎng)基,利于細胞的生長;48 h后觀察各孔中GFP的表達,計算病毒滴度(IU/mL)[6]。
2 結(jié)果與分析
2.1 DF-1細胞的培養(yǎng)
DF-1細胞系解凍復(fù)蘇后傳代,待細胞生長穩(wěn)定后再進行轉(zhuǎn)染。在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),解凍的細胞從圓形慢慢伸展開來變成纖維狀,如圖1所示,解凍后12 h有部分細胞已伸展開來,此時的死細胞較多,隨著細胞的增殖,到解凍后36 h細胞已長滿;傳代后的細胞生長良好,具有典型的成纖維細胞形態(tài),傳代后24 h即鋪滿瓶底,可用于傳代。
2.2 病毒的包裝
在轉(zhuǎn)染后不同時間觀察細胞的生長狀態(tài)及綠色熒光蛋白的表達,結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)染后細胞生長良好,轉(zhuǎn)染后2~4 d可見少許GFP陽性細胞的出現(xiàn),之后GFP陽性細胞數(shù)量越來越多,熒光的亮度越來越強;轉(zhuǎn)染后7~8 d所有的細胞都有綠色熒光蛋白的表達;轉(zhuǎn)染后11 d左右,15 cm培養(yǎng)皿中的細胞已達到超匯合狀態(tài),此時收集上清液即含有較多病毒顆粒;在高倍鏡下觀察細胞質(zhì)和細胞核中均有較強熒光信號(圖2)。
2.3 逆轉(zhuǎn)錄病毒滴度的測定
將濃縮的病毒液,從10-3到10-8逐級稀釋后感染DF-1細胞,48 h后觀察GFP陽性細胞的數(shù)量,如圖3所示,10-3中大部分細胞為GFP陽性細胞,之后逐級減少,到10-8時僅有少數(shù)細胞有綠色熒光信號,計算病毒滴度為5×1010 IU/mL,達到病毒滴度≥108 IU/mL的要求。
3 討論
病毒滴度即每毫升中含有的具有生物活性的病毒顆粒數(shù)。病毒滴度的測定是病毒載體應(yīng)用過程中十分重要的步驟,為保證病毒具有較高的感染效率,須達到一定的滴度,如本研究所用的RCASBP病毒的滴度應(yīng)至少達到108 IU/mL,才能在禽類胚胎中迅速感染[9]。目前測定病毒滴度的方法有很多種,如細胞病變法、空斑法、OD260 nm法、殼蛋白免疫法、熒光定量PCR法和GFP標記法等[10-12]。其中細胞病變法和空斑法是最傳統(tǒng)的方法,操作耗時且穩(wěn)定性不好;OD260 nm法是測定病毒顆粒在260 nm處的吸光度,耗時短、成本低且穩(wěn)定,但不能區(qū)分感染性和缺陷性病毒顆粒,故應(yīng)用價值有限[11];殼蛋白免疫法是最為標準、結(jié)果最為可靠的方法,但其對試劑的要求及成本較高;熒光定量PCR法是對病毒液中的完整病毒顆粒數(shù)進行精確的定量[13],操作簡單、成本適中,但結(jié)果并不十分可靠,因為并非所有完整的病毒顆粒均具有感染力;GFP標記法是直接在顯微鏡下觀察GFP陽性細胞的數(shù)量,操作簡單、成本低、耗時短、穩(wěn)定性好,但只適用于帶有GFP標簽的病毒載體。孫鵬宇等[11]比較了上述幾種不同的測定方法,發(fā)現(xiàn)GFP標記法與傳統(tǒng)的細胞病變法及標準的殼蛋白免疫法的測定結(jié)果差異不顯著。因此,在測定帶有GFP標簽的病毒滴度時,GFP標記法是最為快速、有效且成本低廉的方法;不帶GFP標簽的病毒載體在不影響其他功能的情況下,最好能引入GFP標簽,可為后續(xù)試驗帶來便利。如本研究在構(gòu)建靶基因的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒載體時,引入GFP標簽構(gòu)建成融合蛋白表達載體,測定病毒滴度時即采用GFP標記法進行;另外,引入的GFP標簽也可為后續(xù)細胞模型和胚胎模型中的研究帶來直觀的結(jié)果。
本研究成功制備了高滴度的RCASBP-GFP-SMARCE1逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒,為下一步在胚胎中進行相關(guān)基因的功能研究奠定了基礎(chǔ)。
參考文獻:
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[3] SMITH C A, ROESZLER K N, SINCLAIR A H. Robust and ubiquitous GFP expression in a single generation of chicken embryos using the avian retroviral vector, RCASBP[J]. Differentiation, 2009, 77(5):473-482.
[4] VON W A, SEIDLER B, SCHMID R M, et al. Production of avian retroviruses and tissue-specific somatic retroviral gene transfer in vivo using the RCAS/TVA system[J]. Nat Protoc, 2012, 7(6): 1167-1183.
[5] GORDON C T, RODDA F A, FARLIE P G. The RCAS retroviral expression system in the study of skeletal development[J]. Dev Dyn,2009,238(4):797-811.
[6] SMITH C A, ROESZLER K N, OHNESORG T, et al. The avian Z-linked gene DMRT1 is required for male sex determination in the chicken[J]. Nature, 2009, 461(7261): 267-271.
[7] GONG P, YANG Y P, YANG Y, et al. Different gene transfer methods at the very early, early, late and whole embryonic stages in chicken[J]. Acta Biol Hung, 2012, 63(4): 453-462.
[8] LAMBETH L S, CUMMINS D M, DORAN T J, et al. Overexpression of aromatase alone is sufficient for ovarian development in genetically male chicken embryos[J]. PLoS One, 2013, 8(6): e68362.
[9] LOGAN M, TABIN C. Targeted gene misexpression in chick limb buds using avian replication-competent retroviruses[J]. Methods, 1998, 14(4): 407-420.
[10] THOMAS MA, LICHTENSTEIN DL, KRAJCSI P, et al. A real-time PCR method to rapidly titer adenovirus stocks[J]. Methods Mol Med, 2007, 130: 185-192.
[11] 孫鵬宇,張艷玲,荊玉明,等.腺病毒滴度不同測定方法比較[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2011,31(2):234-238.
[12] 鐘艷平,林若蕓,黎丹戎,等.HTERT重組第三代慢病毒載體的構(gòu)建及其病毒包裝鑒定[J].中國生物工程雜志,2011,31(9):21-27.
[13] MAGALDI T G, BUCH M H, MURATA H, et al. Mutations in the GM1 binding site of simian virus 40 VP1 alter receptor usage and cell tropism[J]. J Virol, 2012, 86(13): 7028-7042.
(責(zé)任編輯 程碧軍)
2 結(jié)果與分析
2.1 DF-1細胞的培養(yǎng)
DF-1細胞系解凍復(fù)蘇后傳代,待細胞生長穩(wěn)定后再進行轉(zhuǎn)染。在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),解凍的細胞從圓形慢慢伸展開來變成纖維狀,如圖1所示,解凍后12 h有部分細胞已伸展開來,此時的死細胞較多,隨著細胞的增殖,到解凍后36 h細胞已長滿;傳代后的細胞生長良好,具有典型的成纖維細胞形態(tài),傳代后24 h即鋪滿瓶底,可用于傳代。
2.2 病毒的包裝
在轉(zhuǎn)染后不同時間觀察細胞的生長狀態(tài)及綠色熒光蛋白的表達,結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)染后細胞生長良好,轉(zhuǎn)染后2~4 d可見少許GFP陽性細胞的出現(xiàn),之后GFP陽性細胞數(shù)量越來越多,熒光的亮度越來越強;轉(zhuǎn)染后7~8 d所有的細胞都有綠色熒光蛋白的表達;轉(zhuǎn)染后11 d左右,15 cm培養(yǎng)皿中的細胞已達到超匯合狀態(tài),此時收集上清液即含有較多病毒顆粒;在高倍鏡下觀察細胞質(zhì)和細胞核中均有較強熒光信號(圖2)。
2.3 逆轉(zhuǎn)錄病毒滴度的測定
將濃縮的病毒液,從10-3到10-8逐級稀釋后感染DF-1細胞,48 h后觀察GFP陽性細胞的數(shù)量,如圖3所示,10-3中大部分細胞為GFP陽性細胞,之后逐級減少,到10-8時僅有少數(shù)細胞有綠色熒光信號,計算病毒滴度為5×1010 IU/mL,達到病毒滴度≥108 IU/mL的要求。
3 討論
病毒滴度即每毫升中含有的具有生物活性的病毒顆粒數(shù)。病毒滴度的測定是病毒載體應(yīng)用過程中十分重要的步驟,為保證病毒具有較高的感染效率,須達到一定的滴度,如本研究所用的RCASBP病毒的滴度應(yīng)至少達到108 IU/mL,才能在禽類胚胎中迅速感染[9]。目前測定病毒滴度的方法有很多種,如細胞病變法、空斑法、OD260 nm法、殼蛋白免疫法、熒光定量PCR法和GFP標記法等[10-12]。其中細胞病變法和空斑法是最傳統(tǒng)的方法,操作耗時且穩(wěn)定性不好;OD260 nm法是測定病毒顆粒在260 nm處的吸光度,耗時短、成本低且穩(wěn)定,但不能區(qū)分感染性和缺陷性病毒顆粒,故應(yīng)用價值有限[11];殼蛋白免疫法是最為標準、結(jié)果最為可靠的方法,但其對試劑的要求及成本較高;熒光定量PCR法是對病毒液中的完整病毒顆粒數(shù)進行精確的定量[13],操作簡單、成本適中,但結(jié)果并不十分可靠,因為并非所有完整的病毒顆粒均具有感染力;GFP標記法是直接在顯微鏡下觀察GFP陽性細胞的數(shù)量,操作簡單、成本低、耗時短、穩(wěn)定性好,但只適用于帶有GFP標簽的病毒載體。孫鵬宇等[11]比較了上述幾種不同的測定方法,發(fā)現(xiàn)GFP標記法與傳統(tǒng)的細胞病變法及標準的殼蛋白免疫法的測定結(jié)果差異不顯著。因此,在測定帶有GFP標簽的病毒滴度時,GFP標記法是最為快速、有效且成本低廉的方法;不帶GFP標簽的病毒載體在不影響其他功能的情況下,最好能引入GFP標簽,可為后續(xù)試驗帶來便利。如本研究在構(gòu)建靶基因的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒載體時,引入GFP標簽構(gòu)建成融合蛋白表達載體,測定病毒滴度時即采用GFP標記法進行;另外,引入的GFP標簽也可為后續(xù)細胞模型和胚胎模型中的研究帶來直觀的結(jié)果。
本研究成功制備了高滴度的RCASBP-GFP-SMARCE1逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒,為下一步在胚胎中進行相關(guān)基因的功能研究奠定了基礎(chǔ)。
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[12] 鐘艷平,林若蕓,黎丹戎,等.HTERT重組第三代慢病毒載體的構(gòu)建及其病毒包裝鑒定[J].中國生物工程雜志,2011,31(9):21-27.
[13] MAGALDI T G, BUCH M H, MURATA H, et al. Mutations in the GM1 binding site of simian virus 40 VP1 alter receptor usage and cell tropism[J]. J Virol, 2012, 86(13): 7028-7042.
(責(zé)任編輯 程碧軍)
2 結(jié)果與分析
2.1 DF-1細胞的培養(yǎng)
DF-1細胞系解凍復(fù)蘇后傳代,待細胞生長穩(wěn)定后再進行轉(zhuǎn)染。在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),解凍的細胞從圓形慢慢伸展開來變成纖維狀,如圖1所示,解凍后12 h有部分細胞已伸展開來,此時的死細胞較多,隨著細胞的增殖,到解凍后36 h細胞已長滿;傳代后的細胞生長良好,具有典型的成纖維細胞形態(tài),傳代后24 h即鋪滿瓶底,可用于傳代。
2.2 病毒的包裝
在轉(zhuǎn)染后不同時間觀察細胞的生長狀態(tài)及綠色熒光蛋白的表達,結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)染后細胞生長良好,轉(zhuǎn)染后2~4 d可見少許GFP陽性細胞的出現(xiàn),之后GFP陽性細胞數(shù)量越來越多,熒光的亮度越來越強;轉(zhuǎn)染后7~8 d所有的細胞都有綠色熒光蛋白的表達;轉(zhuǎn)染后11 d左右,15 cm培養(yǎng)皿中的細胞已達到超匯合狀態(tài),此時收集上清液即含有較多病毒顆粒;在高倍鏡下觀察細胞質(zhì)和細胞核中均有較強熒光信號(圖2)。
2.3 逆轉(zhuǎn)錄病毒滴度的測定
將濃縮的病毒液,從10-3到10-8逐級稀釋后感染DF-1細胞,48 h后觀察GFP陽性細胞的數(shù)量,如圖3所示,10-3中大部分細胞為GFP陽性細胞,之后逐級減少,到10-8時僅有少數(shù)細胞有綠色熒光信號,計算病毒滴度為5×1010 IU/mL,達到病毒滴度≥108 IU/mL的要求。
3 討論
病毒滴度即每毫升中含有的具有生物活性的病毒顆粒數(shù)。病毒滴度的測定是病毒載體應(yīng)用過程中十分重要的步驟,為保證病毒具有較高的感染效率,須達到一定的滴度,如本研究所用的RCASBP病毒的滴度應(yīng)至少達到108 IU/mL,才能在禽類胚胎中迅速感染[9]。目前測定病毒滴度的方法有很多種,如細胞病變法、空斑法、OD260 nm法、殼蛋白免疫法、熒光定量PCR法和GFP標記法等[10-12]。其中細胞病變法和空斑法是最傳統(tǒng)的方法,操作耗時且穩(wěn)定性不好;OD260 nm法是測定病毒顆粒在260 nm處的吸光度,耗時短、成本低且穩(wěn)定,但不能區(qū)分感染性和缺陷性病毒顆粒,故應(yīng)用價值有限[11];殼蛋白免疫法是最為標準、結(jié)果最為可靠的方法,但其對試劑的要求及成本較高;熒光定量PCR法是對病毒液中的完整病毒顆粒數(shù)進行精確的定量[13],操作簡單、成本適中,但結(jié)果并不十分可靠,因為并非所有完整的病毒顆粒均具有感染力;GFP標記法是直接在顯微鏡下觀察GFP陽性細胞的數(shù)量,操作簡單、成本低、耗時短、穩(wěn)定性好,但只適用于帶有GFP標簽的病毒載體。孫鵬宇等[11]比較了上述幾種不同的測定方法,發(fā)現(xiàn)GFP標記法與傳統(tǒng)的細胞病變法及標準的殼蛋白免疫法的測定結(jié)果差異不顯著。因此,在測定帶有GFP標簽的病毒滴度時,GFP標記法是最為快速、有效且成本低廉的方法;不帶GFP標簽的病毒載體在不影響其他功能的情況下,最好能引入GFP標簽,可為后續(xù)試驗帶來便利。如本研究在構(gòu)建靶基因的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒載體時,引入GFP標簽構(gòu)建成融合蛋白表達載體,測定病毒滴度時即采用GFP標記法進行;另外,引入的GFP標簽也可為后續(xù)細胞模型和胚胎模型中的研究帶來直觀的結(jié)果。
本研究成功制備了高滴度的RCASBP-GFP-SMARCE1逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒,為下一步在胚胎中進行相關(guān)基因的功能研究奠定了基礎(chǔ)。
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(責(zé)任編輯 程碧軍)