我们都有过这样的感觉,好像我们是这个房间里唯一不知道重要科学原理的人。
示例场景
重要的科学的人:...然后我们发现它不是脱氧核苷酸,而是二脱氧核苷酸!
房间里都是重要的科学家(笑声一致)
你:(紧张的笑声)
其他科学的人:至少它不是一个核糖核酸!
其他人:(哄堂大笑)
你:(更紧张的笑声,跑回家的电脑)
随着新技术的开发和共享比以往任何时候都更加容易,要跟上有多少东西需要了解可能会变得困难。病毒是一种成熟且广受欢迎的技术(科学家们喜欢讨论),具体来说,就是将病毒作为研究工具。病毒之所以吸引人,是因为它们可广泛获得、可定制,并允许在活细胞内操纵遗传物质。由于过去十年在DNA测序、合成和克隆方面取得的重大进展,越来越多的研究人员依靠病毒来完成复杂的工作基因组工程任务。广泛的病毒工具和可用的应用程序使外行的研究人员很难确定使用病毒设计实验的最佳方法。在这篇文章中,我将简要介绍病毒,并讨论它们的一些重要特征,以帮助任何病毒新手入门。
一般来说,病毒能让我们将遗传物质传递到活细胞中。研究人员通常使用病毒进行两种类型的研究-(1)敲入;将蛋白质编码基因导入细胞以研究其功能,或(2)基因敲除/击倒;通过缺失研究基因功能(可能有应用价值CRISPR慢病毒敲除文库)或基因表达减少。如果您是第一次使用病毒的研究人员,这里有一些注意事项让您开始。
病毒有不同的种类
Addgene提供了可用于产生四种主要病毒类型的载体:-逆转录酶病毒,慢病毒(一个亚型逆转录病毒),腺病毒,腺相关病毒(AAV).每种类型的病毒都可以用于特定的研究应用。逆转录病毒是一类稳定地融入宿主基因组的病毒,是最常见的病毒类型之一。而逆转录病毒通常只感染正在分裂的细胞(因为人们认为它们进入宿主基因组依赖于有丝分裂中核膜的分解[罗伊et al。, 1993年),慢病毒是逆转录病毒家族的一个属,可以感染非分裂细胞(可能是通过病毒成分利用核定位信号[Bukrinskyet al。, 1992)),因此在转导某些细胞类型时具有优势,这些细胞类型表现出有限的细胞分裂(如神经元)。腺病毒属于一个单独的家族,也可以感染非分裂细胞,通常用于实现瞬时基因高表达。因为腺病毒不会整合到宿主基因组中,而是继续存在游离,它们不会破坏宿主基因组,从而避免插入突变与某些逆转录病毒的随机插入有关[棺材et al。, 1997年].腺病毒还具有容纳相对较大插入物(>8 kb)的优势。腺相关病毒(AAVs)也保留了下来游离具有感染非分裂细胞的能力,并且(因为它们的免疫原性较低)是基因治疗的诱人工具。有关每种病毒的优缺点的详细信息在下表中列出。
类型的病毒 | 优点 | 缺点 |
逆转录酶病毒 |
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慢病毒 |
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腺病毒 |
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AAV |
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责任止于被转导的细胞
出于安全原因(见下文),病毒载体被设计成一旦产生病毒颗粒就不能复188完整比分直播制(这一特征被称为复制无能或者replication不足).换句话说,病毒颗粒可以转导宿主细胞(就像自然病毒一样),但(不同于自然病毒)被转导的宿主细胞不能产生新的病毒颗粒。
由于它们不能使用宿主细胞,复制能力不强的病毒颗粒由能够复制病毒基因组的特定细胞(称为包装细胞),并需要其他质粒的存在,除了原始病毒载体(称为辅助质粒或包装质粒),提供复制机制和病毒结构组件。一旦包装细胞产生了足够数量的病毒颗粒,就可以收集它们并用于转导感兴趣的靶细胞。
常用的包装细胞类型是293T(或HEK293T)细胞系。这些细胞之所以被称为SV40,是因为它们稳定地表达SV40大T抗原,这是高效复制含有SV40的质粒所必需的起源的复制.鉴于许多病毒载体含有SV40的复188完整比分直播制起点,293T细胞能够产生病毒滴度高.除了病毒载体本身,每个病毒颗粒还包括一个与靶细胞膜融合的病毒包膜,并决定靶细胞的特异性或趋向性(见图)羽毛病毒一起感染(见下图),以及包裹遗传物质的蛋白质衣壳。这些成分是通过包装质粒来传递的呕吐,波尔,env基因,这有助于病毒粒子的结构。一些包装细胞已经稳定地表达这些基因(如293GP),这就消除了在病毒粒子生产过程中对包装质粒的需求。
羽毛上的病毒一起感染
根据病毒包膜的组成,病毒表现出特定的细胞模式取向,因此适合感染特定类型的细胞。Pseudotyping是用外来包膜蛋白产生病毒的过程,常用于产生细胞趋向性改变的病毒[克罗宁et al。, 2006年].例如,VSV-G伪病毒可以用来转导几乎任何物种的细胞泛嗜性).另外,生态型病毒的趋向性通常局限于一小群物种或细胞类型(如老鼠和大鼠),而两性型指的是一种病毒可以转导广泛的宿主。
并非所有的向量序列都是相等的
病毒常被用来研究特定基因的功能,或通过过表达、敲除或敲除。设计用于基因过表达的188完整比分直播病毒载体相对简单,因为基因编码序列可以简单地亚克隆到病毒载体中(尽管序列的密码子优化可以增加不同物种的蛋白表达)。设计要击倒的向量RNAi)或击倒CRISPR然而,基因表达可能更加复杂,因为同一基因可能被多种载体序列靶向,每种载体序列可能表现出不同的靶向效率,并表现出意想不到的脱靶效应。幸运的是,有资源可以帮助研究人员设计序列,以尽量减少脱靶效应和其他潜在的并发症。下面列出了其中一些资源。然而,无论是使用RNAi还是CRISPR,检测多个靶向序列都是至关重要的。通过比较多个序列的效应,可以确定脱靶效应的程度,推断基因产品的真正生物学效应。
用于设计RNAi序列或引导RNA序列:
http://www.broadinstitute.org/rnai/public/
设计RNAi序列或寻找预先设计的序列:
http://www.operon.com/tools/oligo-design-tools.aspx
Add188博金宝官网gene的一篇关于如何设计指导rna的博客文章,包括最小化脱靶效应的生物信息学工具的链接:
//www.szckz.com/how-to-design-your-grna-for-crispr-genome-editing
安全跳舞!
当首次使用病毒或将病毒带入新的实验室空间时,应制定安全协议。与病毒一起工作的两个主要安全问题是潜在的复制能力病毒的产生和潜在的肿瘤发生(在宿主细胞中)通过插入突变。将病毒分离成多个质粒(如上所述)可以最大限度地降低病毒的复制潜力。此外,仔细控制与病毒颗粒接触过的试剂和工具对防止接触病毒至关重要。在研究病毒之前,研究人员应该咨询他们的机构,接受安全培训并学习重要的安全协议。
总的来说,病毒是一种令人兴奋的研究工具,可以用来调查许多类型的研究问题。这篇文章希望能对病毒的一些重要特性进行介绍,并提供一些有用的术语和文章,以进一步扩展你对这些复杂分子的理解。请继续关注未来包含病毒专家技巧的帖子!
Leila Haery是Addgene的研究科学家,对科学教育很感兴趣。
参考文献
1.罗伊T,et al。小鼠白血病病毒DNA的整合依赖于有丝分裂Embo j . 12(1993) 2099-2108。PubMedPMID: 8491198.公共医学中心PMCID: PMC413431.
2.Bukrinsky MI,et al。人类免疫缺陷病毒1型预整合复合物的活性核输入Proc。国家的。学会科学。美国89(1992)6580-6584。PubMedPMID: 1631159.公共医学中心PMCID: PMC49545.
3.Coffin J, Hughes S, Varmus H.逆转录病毒。冷泉港实验室出版社;美国纽约冷泉港:1997年。PubMedPMID: 21433340.
4.克罗宁J,et al。"通过伪分型改变慢病毒载体的趋向性"188完整比分直播咕咕叫。基因。5(2005) 387-398。PubMedPMID: 16101513.公共医学中心PMCID: PMC1368960.
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