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      高滴度雙報(bào)告基因的可視化模擬病毒及其應(yīng)用的制作方法

      文檔序號(hào):12411549閱讀:564來源:國(guó)知局
      高滴度雙報(bào)告基因的可視化模擬病毒及其應(yīng)用的制作方法與工藝



      背景技術(shù):
      假病毒顆粒(Pseudovirus particle)也稱模擬病毒,對(duì)靶細(xì)胞只有一次感染能力,由于不能進(jìn)行病毒復(fù)制而無法產(chǎn)生新的病毒顆粒,具有很高的安全性;此外,由于假病毒表面表達(dá)病毒包膜蛋白可以模擬病毒進(jìn)入感染細(xì)胞,攜帶的報(bào)告基因還能實(shí)現(xiàn)可視化高通量快速檢測(cè)的特點(diǎn),在高致病性病原微生物的分子生物學(xué)研究、疫苗和藥物效果評(píng)價(jià)研究中具有重要意義。

      目前假病毒包裝系統(tǒng)主要包括兩大類,分別是基于鼠類白血病病毒的反轉(zhuǎn)錄病毒載體的假病毒包裝系統(tǒng)與基于慢病毒載體的假病毒包裝體系?;诼《据d體的三質(zhì)粒包裝系統(tǒng)由包裝質(zhì)粒、包膜質(zhì)粒及轉(zhuǎn)移質(zhì)粒組成。其中,包裝質(zhì)粒表達(dá)病毒復(fù)制所需的反式激活蛋白;轉(zhuǎn)移質(zhì)粒中含有包裝、逆轉(zhuǎn)錄及整合所需的順式序列,可以在其中插入靶基因或報(bào)告基因;包膜質(zhì)粒則可表達(dá)異源病毒包膜蛋白。將上述三種質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞,可以獲得僅有一次感染能力且復(fù)制缺陷的模擬病毒或假病毒。

      在傳統(tǒng)的三質(zhì)粒包裝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過改造慢病毒載體系統(tǒng)中包裝質(zhì)粒中的病毒復(fù)制元件可實(shí)現(xiàn)其安全性;通過修飾轉(zhuǎn)移質(zhì)粒中的報(bào)告基因可以實(shí)現(xiàn)模擬病毒的可視化;通過更換包膜質(zhì)??蓪?shí)現(xiàn)不同靶標(biāo)病原的模擬,如:將表達(dá)水泡性口炎病毒G蛋白(VSV-G)作為包膜質(zhì)??梢园b產(chǎn)生VSVG模擬病毒、將表達(dá)高致病性流感病毒的血凝素蛋白(Hemagglutinin,HA)作為包膜質(zhì)粒則可以包裝產(chǎn)生高致病性流感模擬病毒、將表達(dá)中東呼吸綜合征冠狀病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus)的棘突蛋白(Spick Protein)S作為包膜質(zhì)粒可以包裝產(chǎn)生MERS-CoV模擬病毒。

      常見的慢病毒轉(zhuǎn)移質(zhì)粒通常只含有一種報(bào)告基因,如綠色熒光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)、紅色熒光蛋白(Red Fluorescent Protein,GFP)、β-半乳糖苷酶(LacZ)或熒光素酶(Luciferase)等。GFP在長(zhǎng)波紫外或藍(lán)光波長(zhǎng)照射下可以發(fā)出綠色熒光,由于檢測(cè)時(shí)無需抗體、輔因子、酶底物等其它成分,不影響宿主細(xì)胞,可視化特點(diǎn)有利于識(shí)別活細(xì)胞中的蛋白表達(dá),已成為生物學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的報(bào)告蛋白,但由于其激發(fā)后發(fā)射的熒光特異性不夠而難以應(yīng)用于活體成像示蹤監(jiān)測(cè)。螢光素酶是自然界中能夠催化底物產(chǎn)生生物熒光的酶的統(tǒng)稱,其中最有代表性的包括螢火蟲螢光素酶(Firefly luciferase,F(xiàn)luc)和來源于海洋橈腳類動(dòng)物(Gaussia princeps)的分泌型螢光素酶(Gaussia luciferase,Gluc)。Gluc可以高效分泌至細(xì)胞外,不須裂解細(xì)胞即可實(shí)時(shí)檢測(cè),具有高靈敏度,可達(dá)到自動(dòng)化高通量檢測(cè)的要求,在細(xì)胞內(nèi)感染檢測(cè)、藥物篩選、細(xì)胞標(biāo)記和示蹤以及動(dòng)物活體成像等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。

      通過構(gòu)建同時(shí)表達(dá)綠色熒光蛋白和熒光素酶雙報(bào)告基因的慢病毒轉(zhuǎn)移質(zhì)粒,將其與包裝質(zhì)粒和包膜質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染包裝細(xì)胞,可以獲得攜帶雙報(bào)告基因模擬病毒。該研究技術(shù)將GFP和Gluc兩種報(bào)告基因優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),既能實(shí)現(xiàn)熒光顯微鏡下的感染細(xì)胞的體外可視化分析,又能實(shí)現(xiàn)對(duì)感染細(xì)胞上清進(jìn)行熒光強(qiáng)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和定量分析,將為模擬病毒的可視化追蹤和定量分析提供有力保障。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      構(gòu)建可同時(shí)表達(dá)綠色熒光蛋白和熒光素酶雙報(bào)告基因的慢病毒轉(zhuǎn)移質(zhì)粒,并在此基礎(chǔ)上獲得高滴度的雙報(bào)告基因模擬病毒,為基于雙報(bào)告基因的模擬病毒的可視化追蹤和定量分析提供了有力保障。

      附圖說明

      圖1為表達(dá)雙報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP的結(jié)構(gòu)示意圖;

      圖2為三質(zhì)粒系統(tǒng)包裝體系的包裝質(zhì)粒pCMV HR’ΔR8.2;轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP以及包膜質(zhì)粒pCMV-VSVG的酶切鑒定結(jié)果。其中,M為λ-EcoT14I digest核酸分子標(biāo)準(zhǔn);1為經(jīng)過Bam HI和Sal I雙酶切包裝質(zhì)粒pCMV HR’ΔR8.2;2為經(jīng)過Hind III酶切的切轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP;3為使用BamHI酶切包膜質(zhì)粒pVSV-G;4為未經(jīng)過酶切的包裝質(zhì)粒pCMV HR’ΔR8.2;5為未經(jīng)過酶切的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP;6為未經(jīng)過酶切的包膜質(zhì)粒pCMV-VSVG。

      圖3為轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染Huh7-CD81和Huh7細(xì)胞后的GFP蛋白表達(dá)結(jié)果。其中,圖A為轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染Huh7-CD81細(xì)胞748h后熒光顯微鏡下觀察到的GFP表達(dá)即結(jié)果;圖B為轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染Huh7細(xì)胞和48h后熒光顯微鏡下觀察到的GFP表達(dá)結(jié)果。結(jié)果顯示,攜帶雙報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒可實(shí)現(xiàn)其在轉(zhuǎn)染細(xì)胞中的可視化。

      圖4為轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染Huh7-CD81和Huh7細(xì)胞后的Gluc熒光強(qiáng)度分析結(jié)果。其中,圖A為轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染Huh7-CD81細(xì)胞48h后上清檢測(cè)到的Gluc熒光素酶活性檢測(cè)結(jié)果;圖B為轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染Huh7細(xì)胞48h后上清檢測(cè)到的Gluc熒光素酶活性檢測(cè)結(jié)果。結(jié)果顯示,攜帶雙報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒可實(shí)現(xiàn)其在轉(zhuǎn)染細(xì)胞上清中的追蹤檢測(cè)和定量分析。

      圖5為高滴度雙報(bào)告基因模擬病毒包裝流程圖。將包裝質(zhì)粒pCMV HR’ΔR8.2、轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP以及包膜質(zhì)粒pCMV-VSVG共轉(zhuǎn)染293FT,48h后收獲上清,獲得雙報(bào)告基因可視化模擬病毒VSVpp。

      圖6為雙報(bào)告基因模擬病毒VSVpp的P24定量分析結(jié)果。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算雙報(bào)告基因可視化模擬病毒VSVpp的P24含量為300ng/ml。

      圖7為雙報(bào)告基因可視化模擬病毒VSVpp感染A549細(xì)胞和Huh7細(xì)胞后GFP示蹤分析結(jié)果。其中,圖A為雙報(bào)告基因模擬病毒VSVpp感染A549細(xì)胞后48h的GFP示蹤分析情況,圖B為雙報(bào)告基因模擬病毒VSVpp感染Huh7細(xì)胞48h后的GFP示蹤分析情況。模擬病毒VSVpp感染兩種細(xì)胞后均能在熒光顯微鏡下直接觀察到GFP的表達(dá)。

      圖8為雙報(bào)告基因可視化模擬病毒VSVpp感染A549細(xì)胞與Huh7細(xì)胞后Gluc實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果。模擬病毒VSVpp感染兩種細(xì)胞后的上清實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明分泌型Gluc持續(xù)高水平表達(dá)。

      具體實(shí)施方式:

      下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明,所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。以下實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法,通常按照常規(guī)條件如《分子克隆實(shí)驗(yàn)指南》(第三版,科學(xué)出版社,2005)等本領(lǐng)域常用工具書中所述的條件,或按試劑生產(chǎn)廠家所建議的條件進(jìn)行。

      實(shí)施例1:攜帶GFP和Gluc雙報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP的構(gòu)建

      1.1gluc-2A-eGFP目的基因的擴(kuò)增

      根據(jù)模板質(zhì)粒pAAVneo-gluc-2A-eGFP序列設(shè)計(jì)引物G2GF(ATCACCGGTATGGGAGTCAAAGTTCTG)和G2GR(CGTCTCGAGTTACTTGTACAGCTCGTCC),上下游引物分別引入AgeI和XhoI酶切位點(diǎn)。將引物用無菌水稀釋至10umol/L。PCR反應(yīng)體系:pyrobest DNA聚合酶0.25uL,dNTP(10umol/L)4uL,10X緩沖液5uL,模板5ng,引物各2uL,無菌水補(bǔ)至50uL。PCR反應(yīng)條件:94℃預(yù)變性15min;94℃變性30s,55℃退火30s,72℃延伸1min,30個(gè)循環(huán),72℃延伸10min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)大小,片段大小預(yù)期為1360bp。

      1.2轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP的構(gòu)建

      PCR產(chǎn)物經(jīng)DNA片段純化試劑盒純化后,與載體質(zhì)粒pCS-CG分別經(jīng)AgeI和XhoI雙酶切,1%瓊脂糖凝膠電泳后,分別回收片段和載體,4℃連接過夜。連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化DH5a大腸桿菌感受態(tài)細(xì)胞,挑取單克隆進(jìn)行菌落PCR,PCR陽性克隆經(jīng)HidIII單酶切鑒定,理論上可以得到5031bp、2901bp、584bp和553bp條帶。酶切正確的克隆進(jìn)行測(cè)序分析,獲得表達(dá)雙報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒,命名為pCS-gluc-2A-eGFP,其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

      1.3包裝質(zhì)粒、包膜質(zhì)粒和轉(zhuǎn)移質(zhì)粒的大量制備

      使用康為世紀(jì)質(zhì)粒DNA超級(jí)金牌無內(nèi)毒素大提試劑盒操作說明進(jìn)行三種質(zhì)粒的大量制備:將驗(yàn)證正確的菌液按照1∶1000比例轉(zhuǎn)接至300ml含有氨芐抗生素的細(xì)菌培養(yǎng)基LB中,4℃條件下5000rpm離心15min,收集菌體;加入P1溶液12ml充分重懸,裂解菌體;加入P2溶液12ml溫和混勻,室溫放置3-5min進(jìn)行堿裂解;加入P3溶液12ml上下混勻,室溫放置5min進(jìn)行中和;5000rpm離心20min,將上清轉(zhuǎn)移至內(nèi)毒素過濾器進(jìn)行內(nèi)毒素的去除;于濾過液中加入11ml異丙醇沉淀DNA;并將液體按照15ml/次的量,分三次轉(zhuǎn)移至平衡好的吸附柱中,5000rpm離心5min,富集DNA;向吸附柱中加入PW溶液10ml,5000rpm離心5min進(jìn)行雜蛋白的洗滌,共洗滌2遍;將吸附柱放回收集管中5000rpm離心10min,倒掉廢液,將吸附柱置于室溫干燥10min,去除殘余的乙醇;最后,將吸附柱放置于新的收集管中,向膜中間位置加入1ml去內(nèi)毒素的洗脫液EB,室溫放置2~5min,5000rpm離心10min,收集質(zhì)粒溶液,-20℃保存。

      1.4包裝質(zhì)粒、包膜質(zhì)粒和轉(zhuǎn)移質(zhì)粒的酶切鑒定

      分別使用BamHI和SalI雙酶切包裝質(zhì)粒pCMV HR’ΔR8.2,理論上可獲得6000bp、2000bp、1900bp左右的片段;使用HindIII切轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP,理論上可獲得5031bp、2901bp、584bp和553bp條帶;使用BamHI酶切包膜質(zhì)粒pVSV-G,理論上可獲得6000bp和1553bp條帶。將大提質(zhì)粒和酶切質(zhì)粒進(jìn)行1%瓊脂糖凝膠電泳。結(jié)果如圖2所示,三個(gè)質(zhì)粒均能在預(yù)期大小片段處有明顯條帶,結(jié)果與預(yù)期一致。

      1.5轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP轉(zhuǎn)染細(xì)胞后的可視化分析

      按5×105細(xì)胞/孔將Huh7-CD81細(xì)胞Huh7細(xì)胞接種于六孔板中,次日細(xì)胞換液為2ml的Optim-DMEM無血清,將2ug大提的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP與HD轉(zhuǎn)染試劑按照1∶3質(zhì)量-體積比例混勻,室溫避光反應(yīng)15min后慢慢滴加至Huh7-CD81細(xì)胞或Huh7細(xì)胞中;轉(zhuǎn)染后4~6h換成含2%FBS的DMEM培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng),48h后觀察結(jié)果。將Huh7-CD81細(xì)胞Huh7細(xì)胞在熒光倒置顯微鏡下觀察自發(fā)綠色熒光細(xì)胞情況;將細(xì)胞培養(yǎng)上清1∶20稀釋,取20uL加入50uLGluc分析底物,使用發(fā)光檢測(cè)儀測(cè)定其相對(duì)熒光強(qiáng)度(Relative Luciferase Unit,RLU)。細(xì)胞體外GFP示蹤結(jié)果如圖3所示,Gluc實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明,雙報(bào)告轉(zhuǎn)移質(zhì)??衫肎FP和Gluc雙報(bào)告基因?qū)崿F(xiàn)其轉(zhuǎn)染細(xì)胞后的可視化定量分析。

      實(shí)施例2:攜帶GFP和Gluc雙報(bào)告基因的模擬病毒VSVpp的包裝與生物特性分析

      2.1模擬病毒VSVGpp的包裝

      將293FT細(xì)胞按照5X105cell/孔的量接種6孔板,24h后吸棄細(xì)胞培養(yǎng)液,換成1ml無血清無抗生素的Optim-MEM培養(yǎng)基,37℃,5%CO2孵箱培養(yǎng);將包裝質(zhì)粒pCMV HR’ΔR8.2、包膜質(zhì)粒pVSV-G和含雙報(bào)告基因的轉(zhuǎn)移質(zhì)粒pCS-gluc-2A-eGFP按照2∶2∶1質(zhì)量比例3ug與9ul轉(zhuǎn)染試劑HD室溫避光孵育15min后,逐滴加入至293FT細(xì)胞進(jìn)行共轉(zhuǎn)染,轉(zhuǎn)染后4~6h換成含2%FBS的DMEM培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。轉(zhuǎn)染后48-72h收上清獲得表達(dá)VSV包膜G蛋白的雙報(bào)告基因模擬病毒,命名為VSVpp,1000rpm離心5min,用0.45μm濾器過濾,可直接進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)或-70℃保存。模擬病毒構(gòu)建流程如圖5所示。

      2.2模擬病毒VSVpp的滴定

      用BIOMERIEUX的Vironostika HIV-1抗原微量ELISA檢測(cè)試劑盒進(jìn)行P24測(cè)定。計(jì)算試驗(yàn)所需的檢測(cè)孔數(shù),每次試驗(yàn)設(shè)陰性對(duì)照3孔,陽性對(duì)照5孔,將標(biāo)準(zhǔn)樣品倍比稀釋5個(gè)稀釋度。取出包被條5min內(nèi),每孔加入25ul裂解液,然后依次加入100μl待測(cè)樣品及對(duì)照,用膠紙封好。37℃孵育60min。洗滌4次,每次浸泡30秒。加入100μl酶標(biāo)抗體,37℃孵育60min。洗滌4次,每次浸泡30秒。加入100ul底物液,室溫放置30min后加入100ul 1M硫酸終止反應(yīng),置于酶標(biāo)儀測(cè)定OD450或OD450/630。利用標(biāo)準(zhǔn)樣品制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)上清OD值及稀釋度計(jì)算p24含量。P24定量標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖6所示,測(cè)得雙報(bào)告基因模擬病毒VSVpp的P24含量為300ng/ml。

      2.3模擬病毒VSVpp感染細(xì)胞

      按1×104細(xì)胞/孔將Huh7細(xì)胞或A549細(xì)胞接種于96孔板,同時(shí)設(shè)置對(duì)照。24h后,每孔加入50ul模擬病毒;37℃吸附3~4h,每0.5h~1h輕輕搖動(dòng)3~5次。陰性對(duì)照使用無血清培養(yǎng)基替代VSVpp。PBS洗滌3次后換成100uL新鮮的2%FBS的DMEM培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。

      2.4模擬病毒VSVpp的示蹤分析

      將VSVpp感染的Huh7細(xì)胞和A549細(xì)胞在熒光倒置顯微鏡下觀察自發(fā)綠色熒光細(xì)胞;在感染后3h、6h、9h、12h、20h、26h、32h、48h、60h、72h、84h、86h及120h等不同時(shí)間點(diǎn)取細(xì)胞培養(yǎng)上清進(jìn)行1∶20稀釋,然后取20uL加入50uLGluc分析底物,使用發(fā)光檢測(cè)儀測(cè)定其相對(duì)熒光強(qiáng)度RLU。細(xì)胞體外GFP示蹤結(jié)果如圖7所示,模擬病毒感染Huh7細(xì)胞和A549細(xì)胞后48h即可觀察到GFP蛋白的表達(dá),感染陽性率可達(dá)80%以上。Gluc實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖8所示,Gluc的表達(dá)水平從感染后6h開始檢測(cè)到,并在感染后第5天還能檢測(cè)到,靈敏度高達(dá)106RLU/20ul以上。結(jié)果表明,模擬病毒可利用GFP和Gluc雙報(bào)告基因?qū)崿F(xiàn)可視化高靈敏度定量分析。

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