辅助病毒依赖的腺病毒载体的生产和鉴定
辅助病毒依赖的腺病毒载体的生产和鉴定
这一章详细地讲述了用于基因转染和基因治疗中的辅助病毒依赖性腺病毒载体(H D A d ) 的制备、扩增和大规模生产。在这一过程中,使用了适合悬浮培养的116生产细胞、 A d N G 163辅 助 病 毒 和 于 p A 28E 4 骨架的辅助病毒依赖性病毒。到目前为止 ,本文讲述的改进方法和试剂是用于高通量、高质量生产H D A d 的最有效的方法和试剂。本文同时讲述了使用标准分子生物学技术来特征化H D A d 的物理滴度,辅助病毒的污染和基因组的结构。作者:T.弗里德曼等,译者:殷勤伟等,本实验来自「基因转移」
操作方法
营救、扩增、大规模生产辅助病毒依赖性载体 步骤 营救、扩增、大规模生产辅助病毒依赖性载体 材料 CaCl2 (2. 5m o l /L ) 用 0.2um 滤膜过滤除菌,用密封锥形管分装, 4°C 保 存 。 氯 化铯梯度溶液(1.25 g / m l 和 1.35 g/m l ) 对 于 I. 25 g/m l 和 I. 35 g/m l溶 液 ,分 别 将 54. Og和 70. 4 g 的 固 体 C sC l加 人 到 146. Oml和129.6m l透析缓冲液中,再 用 0.2/xm过滤器过滤。取 其 中 1.00m l用于检测浓度。 2 X 柠檬盐 270m m o l / L K C l 30m m o l / L 柠檬酸钠 用高压灭菌锅在 121°C 灭 菌 45 min。 透 析 缓 冲 液(l 〇 m m o l /L T r i s -H C l , p H 8.0) 用高压灭菌锅在 121°C 灭 菌 45 min。 D N A 酶 I 准 备 IO m l 含 有 20 mmol/L T ris-H C l和 IOOmg 牛 的 胰 腺 D N A 酶 的 溶 液(PH7. 4 ) 、50m m ol/LNaCl、 l i r n n o l / L m T < ! > 、 O .lm g/m l 牛 血 清 白 蛋 白 、 50% (V V V ) 甘 油 ,保 存 在 -2 0 °C 。 乙 醇(7 0 % 和 9 5 % , V /V ) 溴乙啡啶 胎 牛 血 清(F B S ) , 热失活 L -谷氨酰胺 甘油 121°C 高压灭菌45 min 除菌。 HDA28E4LacZ 该 H D A d载体包含一个mCMV-fccZ表达盒 H E P E S 缓冲盐水(H B S ) 21m m o l / L H E P E S 137m m o l / L N a C l 5m m o l / L K C l 0•7m m o l / L N a 2 H P O 4 5.5m m o l /L 葡 萄 糖 用 N a O H 调 节 p H 至 7. I , 再 用 0.2-um 的滤器过滤除菌。滤 液 4° C 储存于紧密封严的塑料管中。 HBS 溶 液 的 pH 对转染效率极为重要。 潮霉素 氯 化 镁(2m o l /L ) 121°C 高 压 灭 菌 45 min。 最 低 必 需 培 养 基(M E M ; Invitrogen 61100) P B S + + (磷 酸 缓 冲 盐 水) 在 P B S 中 加 人 0. O l 体 积 68m m ol/L 的灭菌的 MgCl2 和 0. 〇 1 体 积 的 CaCl2。 青霉素 / 链霉素 p H D A d 链霉蛋白酶溶液 用 1 0 mm〇 1/L Tris-HCl (pH7. 5 ) 溶液制备 20m g/m l 链霉蛋白酶溶液。该溶液于 56°C 保温 链霉蛋白酶-SDS 溶液 用含 0. 5% 的 S D S , 10 mmol/L Tris-HCl (pH 7.4 ) 及 10 mmol/L EDTA (pH8. 0) 的溶液配置〇.5 m g /m l 的链霉蛋白酶溶液 R N a se A C 10m g/m l) 鲑鱼精 DNA (2ug/ul,溶 于 T E 缓冲液) 脱氧胆酸钠(5% W /V ) 用 0. 2uL 的 滤 器 过 滤 除 菌 。 蔗 糖 溶 液(4 0 % W/V) 用 0_ 2^m 的 滤 器 过 滤 除 菌 TE lm m o l/L E D T A ( p H 8. 0 ) 121°C高 压 灭 菌 45m in除 菌 。 T ris -H C l (1 0 0 m m o l/L , p H 8. 0) 病毒裂解缓冲液 在 T E 缓 冲 液 中 加 人 S D S 至 终 浓 度 为 0 . 1 % (W /V ) 。 仪器 贝克曼 S W 40 T i 转头和超净离心管(342413) 、 贝克曼 S W 3 5 转头和超净离心管(344057) 培养 皿(60 m m 和 150 m m ) 电磁搅拌(Bellco Glass 7785-D 200) Slide——A-Lyzer 透 析 卡(Pierce 66381) Southern 印记杂交材料和试剂 光谱计和样品池 转 动 烧 瓶(Bellco Glass 公司): 250m l (1965-61002) 和 3L (1965-61030) 方 法 单层培养 1 1 6 细胞系 116 细胞培养在 150 mm 的培养皿中,加 人 M E N 和 10% 热灭活的 F B S 、 0• l m g / m l潮霉素、 l O O U /m l 青霉素/链霉素 和 2m m o l /L L -谷酰胺。当细胞达到 90% 汇合度时,将细胞分成两份(每 2 天)或 者 三 份(每 3 天) 。 记得在使用前将培养基加热到 37°C。 1.去除培养基。 2.轻敲培养皿的一边来分离细胞。 3.取适量容积的新鲜培养基,将细胞悬浮在其中,并将温度控制在 37°C ,放于新的培养基中。 一般情况下,在分离细胞 2d 后 ,转 染 116 细胞以保证充分接触细胞。一 个 铺 满 15 〇 m m 培养 皿 的 116 细胞能够分成 2 0 个 6 0mm 培 养 皿 来 培 养 。 制备 HDAd 首先构建 p H D A d 。 我们使用传统的分子生物学方法,将感兴趣的表达盒插人到P A 28E 4 。 为了能够有效地包装, H D A d 的基 因 组 需 要 为 3 7 . 8 〜 27. 7k b (B ettetal.1993; Parks and G r a h a m 1 9 9 7 ) 。 在 H D A d 基因组的其他地方不目旨含有用于将H D A d 从质粒上切割 下 来 的限制性内切核酸酶的位点。 关 于 H D A d 设计的其他方 面 ,请参考前言部分。高质量的 DNA 质粒对于载体的高效制备很关键,因此我们使用 CsCl超速离心来纯化质粒(NgetaL 2002b ) 。 下面的步骤是关于制备和扩增 H D A d 的。 如果要扩大规模,需要增加相应的载体。 4•将 116 细胞分到 60m m 培 养 皿(每个培养皿一个载体)中, 2d 达 到 7 0 % 汇合时转染。在转染前 lh ,去除培养基,加 人 5 ml 新 的 MEM 和 1 0 % FBS。 5•在 25〜50M 1 体积里面,使用适当的限制性内切酶消化 lOugpHDAd。 6.在 65°C ,培育 20m i n 。 a•立即使用消化好的 D N A 或者保存在 4°C ,第二天使用。 b. 用琼脂糖凝胶电泳检验 0. 5M 1 消化后的 D N A ,同时用溴化二氨乙苯啡啶染色。完全的消化应该只产生两条带: H D A d 基因组和病毒质粒序列。 7.通过聚苯乙烯管将 5 网鲑鱼卵 D N A 加 到 0. 5m l H B S 缓冲液中。用最大的速度搅拌 l m i n 。 8 . 加入消化好的 pHDAd,小心地完全混合。 9•逐滴加人 25fJ 2. 5m o l / L 的 Ca C l 2 , 边加边混合。 10.在室温下孵育 30 min。 1 1•将 0•5m l 的 p H D A d 溶液一滴滴加入到 1 1 6 单层细胞中,但不要去除培养基。 12•摇动培养皿,使沉淀物均匀分布,孵育过夜。 13.第二天,去除培养基。 14.用含有 1 0 % FBS 的 Im l 的 MEM 洗两次。 15.立即用 AdNG163 转染细胞,同时加人 5pfu/个细胞和 PBS, 使体积达到 0. lm l。 16•培育 lh ,每 隔 IOmin 摇动一下培养皿。 17.加入 2. 5 ml MEM 和 5 % 的 FBS。 18.48 h 后,检测细胞的所有病理效应(CPE)。 9 0 % 的细胞应该变成圆的,脱离培养皿。如果不是这样,看这一章末的问题解决方法。 I9•将细胞刮到培养基中,再放到一个小瓶子里面。加 人 0.1 体积的 4 0 % 鹿糖溶液,储存在一 80°C 。 取出 0.5m l 的细胞悬浮液来提取 DNA,检测载体扩增情况(参照步骤 26)。 HDAd 扩增 20•在 37°C 解冻细胞悬浮液,在 37°C 下达到平衡。混合溶解。 21.在多种转染浓度 2P fu/个细胞和 0 •4m l 转染细胞悬浮液中,辅助病毒和 H D A d 共同转 染 9 0 % 的 60m m 培养皿 116 细胞系溶液。 22.在保温箱中反应 I h , 每 隔 I O m i n 摇动一次。 23.在转染 I h 后 ,加入包含 5 % F B S 的 2. 5m l M E M 到单层细胞中。 24.重复步骤 18〜2 3 , 直 到 H D A d 滴度达到最大。循环次数可能会变化。 HDAd 扩增检测 . 我 们 一 般 并 行 扩 增 能 够 容 纳 表 达 盒 的 H D A d (如 H D A 2 8 E 4 L a c Z ; 图 3 B ) ,因为此载体的滴度在 2 9 3 细胞系中能够非常容易快速地通过 X -g a l 染 色 来 检 测(N g et 25.在 2 9 3 细胞系的滴度上,用 X -g a l 染 色 测 定 含 有 的 载 体 的 滴 度(N g et al,2002a)。 26.得到感兴趣的 H D A d 载体扩增。 a. 在小离心机中离心细胞悬浮液(在步骤 1 9 中得到的), 750 g 离 心 l m i n ,去掉上清液。 b •重新在链霉蛋白酶-S D S 溶液中悬浮细胞颗粒, 37°C 下过夜培育。 c•加入 0 .5 m l 的 9 5 % 乙醇。让管子倒立,混合溶液,直到看到沉淀物形成。 d. 用最大速度在小离心机中离心 l m i n ,使 D N A 形成小球。 e. 用乙醇清洗 D N A 两次, 干 燥 。 f. 在适当容积 T E 下重新悬浮 D N A 。 g •在 65°C 下加人 D N A ,搅动,直到溶解。 h . 消化样量,用适当的限制酶酶切。 i•用琼脂糖凝胶电泳和溴化二氨乙苯啡啶染色来检测。 如 果 HV-和 HDAd-特异条带能够明显的区分,说 明 HDAd 的 滴 度 达 到 最 大(图 3D)。注意 , HV-specific 带是我们希望看到的,而不是污染,因 为 H V 基因组不包含包装信号;可以通过 Southern 印 迹 来 检 测(图 3D)。如果在几个步骤里面都看到这种现象,就取第一个出现这种现象的结果,因为载体或者辅助病毒的重排的概率随着步骤的增多会升高。如果得不到上述结果,就不断重复。 27.在多种转染浓度 2pfu/个细胞和含有最大 H D A d 滴度的 0. 5m l 菌液中,辅助病毒和H D A d 共同转染 9 0 % 的 60m m 培养皿 116 细胞系溶液。 . 2 8 . 在转染 4 8 h 后 ,检测细胞,看是否有完全的各种细胞病理效应,将细胞刮到培养基中。 29.750 g 离心细胞悬浮液 5m i n 。去除上清液。 30.重新将细胞团悬浮于 I m l 100m m o l / L Tris- H C l (p H 8 , 0 ) 溶 液 和 1 0 % 甘油,冰冻在一 80°C 。 大规模生产 HDAd 辅助病毒和高滴度的 H D A d 共转染 116 细胞,在悬浮液中共生长。 31.按照下述方法准备 116 细胞系: a. 将含有 116 细胞的废培养基从 8 个汇合培养皿中转到一个 3L 的细瓶子里。 b. 敲打培养皿,将 116 细胞分开。将细胞和剩余培养液分到 3L 细瓶子里面。 c. 在 37°C 下 ,加人 M E M 和 5 % 热灭活的 F B S 、 0 •l m g /m l 潮霉素、 l O O U /m l 青霉素/链霉素和 2m m o l /L L -谷氨酸,使最终容积为 1L 。拧紧所有的盖子。 d•在 37°C 下 , 60r/m i n 磁性搅拌机上过夜培育。 在细瓶子里,细胞生长不需要潮湿,充 满 C O 2 的环境。 e. 第二天加人 0. 5L , 继续过夜培育。 f. 第二天加人 0.5L ,继续过夜培育。 g. 第二天加入 1L ,继续过夜培育。 最 终容积为 3L 。细胞密度每天增加,这可以通过在加培养基之前数数来确定。 32•按照下述方法数悬浮液中 116 细胞数: a. 将 2m l 的细胞加人到 15m l 圆锥形管子里。 b.37°C 下加人 2m l 2 X 梓檬酸盐。在最大设置下混合 10s。 c•在 37°C 下 ,培 养 5〜l O m i n。 d. 在最大设置下混合 10s。 e•使用血球计测量,得到两个独立的细胞数。 如果这两个细胞数相差很大,则重新测量。而且要保证没有大量的不能计数的细胞团。细胞密度应该为 2 X 105〜4 X 105个/ml。 f•在 3L 培养基中取 0 •I m l 细胞悬浮液到 24 孔培养皿的一个孔中,加 人 I m l 新鲜培养基。 这些样品作为没有转染的细胞健康状态的对照。这些样品在几个小时后,将回贴,重新形成单层细胞。 33.大规模共转染 116 细胞系: b•用 I O O m l 废培养基重新悬浮细胞团,转 到 250m l 细瓶子里面。 c. 在转染量为 2pfu/m l 和 H D A d 溶 解 时(步骤 3 0 ) 加人辅助病毒共转染细胞。在37°C 下,用 60r/min 培养 2 h 。 d•将共转染的细胞转移到 3L 的细长小瓶子里。加 人 0. 5L 的废液和 I.5L 的新鲜 这些细胞重新贴壁,但 是 48 h 后变圆,离壁。如果不是,参考后面的问题解决方法 f. 在 37°C 下 ,用 6 〇 r/ m i n 培养 2 h 。 g. 室温下,用 750 g 离心 5m i n ,收集共转染细胞。 h . 重新将细胞悬浮在 15m l 的 l O O m m o l / L Tris-HCl (p H 8. 0 ) 溶液, 中。转 到 50m l锥形管子中,和 H D A d —起纯化。 也可以用这种方法:重 新 将 细 胞 悬 浮 在 15m l 的 100 mmol/L Tris-HCl ( p H 8 . 0 ) 溶 液 中 ,加 人 10% 甘 油 ,储存在一 80X:下 ,以备后用。 HDAd 纯化 34.加 2. O m l 5% 的脱氧胆酸钠溶液到共转染细胞溶液。混合液立即变浓,变成凝胶状。 35.在室温下,搅拌培养 30m i n 。 鉴定。 50•等分部分载体并储存在一 80°C 。 方法 物理滴度 1.为评估载体的物理滴度要做的前期准备有:物理滴度是指病毒颗粒在制备的载体中的浓度,它根据病毒颗粒溶解后在 260m n 出的吸收峰来测量(Maizel et al.1968),再据载体基因组大小矫正(Ng etal.2002a)。这个方法的最终目的是检测病毒 DNA在载体中的多少,并 用 vp/m l 表示。 a. 将病毒颗粒缓冲液加人到纯化载体样品中(步骤 49),使容积达到 0.5 ml。 同 时 做 一 个 空 白 对 照 ,即 把 病 毒 颗 粒 缓 冲 液 加 到 载 体 赋 形 剂 [10m m ol/L Tris-HCl( P H 8 .0 ) 和 10% 的甘油] 中 ,使容积也达到 0.5m l。 b. 简单地混合两种样品,注意不要冒泡。 c•在 56°C 培育样品 10mol/L。 d•再混合样品 lmol/L。 e. 使用空白对照作为 260n m 和 280n m 处的参考数据。接着检测载体样品在 260n m和 280n m 处的吸收峰。 260/280 的比值,是相对纯度,应该在 1.3 左右。 f.利用下面的公式计算在 260n m 处的吸收峰 vp/ml: 辅助病毒污染 HDAd 总是被辅助病毒污染,而且精确地测量污染水平很关键。 2•用 Southern 杂交方法分析辅助病毒污染(图 4B)。 也可以用实时定量 P C R 分 析(Palmer and N g 2003), 但 是 用 菌 斑 分 析 很 不 稳 定(Palmerand N g 2005) H D A d 基因组结构 3•检测载体基因组结构。 a•提取 DNA, 将一个纯化的载体样品用适当的限制酶消化。 b•用琼脂糖凝胶电泳和溴化二氨乙苯啡啶染色来确定 H D A d 的基因组结构。S o u t h e r n 杂交的方法更灵敏(图 4B , 图 4 0 。 如需了解更多产品详情,请前往阿拉丁官网查询。
1 5 m in , 再 于 37°C 保 温 I h , 并储存在一 20°C。
1 0 m m o l/L T ris -H C l ( p H 8. 0)
这时溶液变浑浊但没有块状物质出现。
al.2002a) 。 在每个过程中,对 照 H D A d 的滴度会上升 1 0 〜 1 〇〇 倍 ,一 直 到产生最大滴度 ,且被检测到这一过程像预期的那样(图 3C )。对 于 大 部 分 没 有 报 道 基 因 的 载体的扩增检测,是通过提取每一步中共转染的细胞总 D N A , 用琼脂糖凝胶电泳、溴 化
二氨乙苯啡啶染色来检测的(图 3D ) 。
在每个过程中,对 照 HDAd 的滴度会上升 10〜100 倍 ,一直到产生最大滴度,且被检测到的这一过程像预期的那样(图 3 0 。
在共转染时,细胞浓度非常关键,因为这将决定加入的辅助病毒的量和 H D A d 的产量。
a•在室温下, 750 紅离心 5m i n , 从 3L 培养基中收集细胞。保 存 〇.5L 废培养基。
M E M 及 5% 的 F B S (总共 2L )。
e•将 0 • I m l 的共转染细胞转到 2 4 孔板培养皿中的一个孔里面,加 人 I m l 新鲜M E M 和 5 % F B S 。


按 照 3 3 步叙述的步骤,而 不 是 在 33c 步 中 叙 述 的 从 150_的 板 中 用 200vp/个细胞代替溶菌产物。使用纯化的 HD Ad 代替粗溶菌产物可以极大地简化生产. 改善黏稠性。
vp/ml== (260nm 处的吸收峰)(稀释系数)(I .IX lO 12) (36V (载体大小,单位 kb)
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