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用于肝细胞体外和体内研究的腺病毒生成

期刊:methods mol biolDOI:10.1007/978-1-0716-2128-8_26

本文档属于类型C,即实验方法类文献,主要提供腺病毒(adenovirus)载体构建及应用的详细操作流程。以下为文档核心内容的系统梳理与要点提取:


一、核心作者与机构

本文由Yangyang Liu(华中科技大学同济医学院附属协和医院癌症中心;波士顿儿童医院内分泌科)、Simiao Xu(同济医院内分泌科)、Yun Liu(广州医科大学)、Yashaswini Kelagere Mayige Gowda(印度Sapthagiri医学研究中心)及Ji Miao(哈佛医学院波士顿儿童医院)共同完成,发表于Methods in Molecular Biology(2022年)。研究受美国国立卫生研究院(NIH R01DK124328)资助。


二、研究背景与目标

背景:非酒精性脂肪性肝炎(NASH)可进展为肝癌或肝衰竭,但目前尚无FDA批准的治疗药物。研究者需通过功能增益(gain-of-function)或功能缺失(loss-of-function)实验解析其分子机制,而腺病毒载体因其高效、瞬时转导特性成为关键工具。
目标:提供腺病毒载体从构建、扩增、纯化到体内外应用的标准化流程,支持NASH机制研究与基因治疗开发。


三、技术流程详解

1. 腺病毒载体构建

  • 同源重组策略
    • 体外重组:使用Block-it U6系统,通过LR Clonase II酶将shRNA(short hairpin RNA)插入腺病毒骨架载体(如pAd/Block-it-DEST),转化至大肠杆菌(E. coli Top10或XL10 Gold)筛选阳性克隆。
    • 细菌内重组:利用AdTrack-CMV系统,通过电穿孔将线性化载体与pAdEasy-1质粒共转化至BJ5183-AD大肠杆菌,经Pac I酶切验证重组质粒(30 kb大片段+3-4.5 kb小片段)。
  • 一步法构建:使用RAPAd CMV系统,将目的基因(GOI)与骨架载体(如pAd5-CMV-GOI-IRES-GFP)共转染293AD细胞,直接生成重组病毒。

2. 病毒生产与纯化

  • 293AD细胞扩增:转染后7-14天观察细胞病变效应(CPE),收集细胞裂解液,经3次冻融循环释放病毒。
  • CsCl梯度离心
    • 低密度(1.25 g/ml)与高密度(1.40 g/ml)CsCl溶液分层,超速离心(175,000×g, 16小时)分离病毒带。
    • 透析去除CsCl,加入含甘油的存储缓冲液(10 mM Tris-HCl, 0.1% BSA),-80°C保存。

3. 病毒滴度测定

  • 物理滴度:通过A260吸光度计算病毒颗粒数(VP/ml),公式:A260×20×1.1×10¹²。
  • 功能滴度:终点稀释法(end-point dilution)感染293细胞,统计CPE阳性孔,计算噬斑形成单位(PFU/ml)。

4. 肝细胞与肝脏感染

  • 体外感染:原代小鼠肝细胞以MOI(multiplicity of infection)=1-10感染,48小时内分析基因表达。
  • 体内感染:小鼠经尾静脉或眼眶后静脉注射(0.5-2×10⁹ PFU/只),3-14天后取肝脏验证靶基因修饰(如Cre/loxP系统删除TAZ基因)。

四、关键注意事项

  1. 安全性:腺病毒为生物安全二级(BSL-2)病原体,操作需符合机构规范。
  2. 优化参数
    • 原代肝细胞对病毒敏感,需通过预实验确定最佳MOI(避免细胞毒性)。
    • 体内注射需控制病毒剂量,防止过量引发炎症反应。
  3. 质量控制:重组质粒需经测序验证,病毒扩增不超过5-6代以避免复制型病毒(RCV)产生。

五、应用价值与创新点

  • 科学价值:标准化流程可加速NASH机制研究,如通过NRG4(Neuregulin 4)或DUSP9(Dual-specificity phosphatase 9)基因修饰探索治疗靶点。
  • 技术亮点
    • 兼容多种基因操作(过表达、shRNA敲低、CRISPR敲除)。
    • 支持多基因共转导(如GFP报告基因与目的基因共表达)。
  • 临床潜力:腺病毒载体已用于500余项基因治疗临床试验,本文方法为临床前研究(如非人灵长类模型)提供基础。

六、重要图表与参考文献

  • 图1:展示腺病毒感染原代肝细胞(GFP表达)及小鼠肝脏(TAZ基因删除)的效果。
  • 引用文献:包括腺病毒受体发现(Bergelson等,1997)、载体优化(Crystal,2014)及NASH模型应用(Guo等,2017)。

(全文约2000字,涵盖技术细节与逻辑链条,可供分子生物学及肝脏疾病领域研究者直接参考。)

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