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病毒基因组可分为编码区和非编码区。编码区基因产生病毒的结构蛋白和非结构蛋白;根据其对病毒感染性复制的影响,又可分为必需基因和非必需基因。非编码区中含有病毒进行复制和包装等功能所必需的顺式作用元件。各种野生型病毒颗粒都具有一定的包装容量,即对所包装的病毒基因组的长度有一定的限制。一般来说,病毒包装容量不超过自身基因组大小的105~110%。基因重组技术的发展使病毒载体的产生成为可能。最简单的做法是,将适当长度的外源DNA插入病毒基因组的非必需区,包装成重组病毒颗粒。
逆转录病毒载体和腺病毒载体的比较
1.逆转录病毒载体 逆转录病毒是一类正链RNA病毒,其分为顺式功能基因和反式功能基因。由于逆转录病毒包膜上有env 编码的糖蛋白能被许多哺乳动物细胞膜上特异性受体所识别,并能介导逆转录病毒的遗传物质高效地进入宿主细胞内;同时逆转录病毒结构基因gag env 和pol的缺乏不影响其他部分的活性,因此可用外源性基因代替这部分病毒基因,外源性基因最大容量为8.0kb左右可适用于大部分目的基因;并且病毒在自身表达的整合酶催化作用下可高效地整合入宿主细胞染色体中,这有利于外源基因在宿主细胞的永久表达;成熟的病毒颗粒以芽生的方式进入细胞培养液上清液中,易于和宿主细胞分离。逆转录病毒载体基因转移系统包括两部分:一部分是用外源基因替换病毒结构基因的重组逆转录病毒载体;另一部是基因组DNA中整合了逆转录病毒结构基因的包装细胞。目前较常用的逆转录病毒载体为Moloney 小鼠白血病病毒改建的各类逆转录病毒载体,逆转录病毒载体其他部分为细菌质粒pBR322基因,便于病毒载体体外大量扩增。Moloney 小鼠白血病病毒是一种慢性转化型病毒,但可以通过激活小鼠的pim-1基因再加上c-myc 或v-myc而导致某些小鼠的恶性癌变。同时携带目的基因的逆转录病毒载体进入靶细胞后在基因组中的插入是随意的,因此有潜在的危险性。为了提高逆转录病毒感染靶细胞的特异性,降低其潜在的危险性,还可以在原来的病毒Env蛋白上接上一段具有特异靶向的多肽,目前应用较多的是单链可变区抗体(acFV),如Martin等设计的特异性靶向黑色瘤的逆转录病毒,该载体在acFV传导向下与肿瘤细胞结合,大大提高了载体的靶向性。
2.腺病毒载体系统 腺病毒为双链DNA病毒,它的宿主范围广,临床前研究表明腺病毒载体DNA可以在肝脏、骨骼肌、心脏、脑、肺、胰腺和肿瘤组织中表达,可感染分裂和非分裂终末细胞如神经元细胞,并且它易于制备、纯化、和浓缩,滴度高、感染效率高,以其为基因转移载体,可以制成胶囊或药液。由于腺病毒对呼吸系统有天然的嗜性,因此还可以通过喷雾、滴注等简单的方法实现基因转移,而且腺病毒DNA不整合受体细胞基因组,没有使抑癌基因失活和原癌基因激活的潜在可能性,高水平的基因表达可以在杀死肿瘤细胞后迅速消退,从而可以减少外源性基因可能产生的不良反应。腺病毒载体对人体致病性低,可以快速感染大多数人体细胞;而且腺病毒载体可以携带较大的DNA。腺病毒载体系统包括重组载体和重组病毒复制反义因子的细胞系两部分。但是腺病毒载体由于不能整合到靶细胞的基因组DNA中,因此不能形成外源基因的稳定表达,实践证明,腺病毒介导的外源基因表达时间短,且常伴有炎症反应,靶细胞逐渐由不含转基因的细胞所代替致使基因表达减弱甚至消失。在腺病毒的实际应用中,宿主的免疫反应可能是导致腺病毒载体表达短暂的关键因素。腺病毒载体系统还存在靶向性差、容量偏小、感染效率低等缺点。为了解决这些缺点,有人已构建出顺式元件,其安全性很高,这种新型重组病毒转移至血友病动物的体细胞中活性表达可持续数月。
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