實驗原理
慢病毒載體包含了包裝、轉(zhuǎn)染、穩(wěn)定整合所需要的遺傳信息。
慢病毒包裝質(zhì)粒可提供轉(zhuǎn)錄并包裝RNA到重組的假病毒載體所需要的輔助蛋白。
試驗流程
1.細(xì)胞準(zhǔn)備
HEK-293T細(xì)胞提前一天鋪板,每10cm細(xì)胞培養(yǎng)皿接種3~5×106cells,置于37℃,5% CO2 培養(yǎng)箱培養(yǎng)18h~24h后,轉(zhuǎn)染前細(xì)胞密度80%左右。
注意:細(xì)胞消化要充分,成團(tuán)生長的細(xì)胞會影響轉(zhuǎn)染效率。細(xì)胞狀態(tài)對于病毒包裝至關(guān)重要,保證細(xì)胞良好狀態(tài)(實驗成功的關(guān)鍵因素),無支原體污染。
2. 質(zhì)粒轉(zhuǎn)染(4-5天)
將包裝質(zhì)粒和 GFP Control Plasmid(或陰性對照質(zhì)?;蚰康幕蚵《据d體質(zhì)粒)共轉(zhuǎn)染入 293T 包裝細(xì)胞中。
以下操作均以 10cm dish,轉(zhuǎn)染試劑采用simple fect為例,其他轉(zhuǎn)染試劑和轉(zhuǎn)染時質(zhì)粒用量需根據(jù)培養(yǎng)器皿的規(guī)格進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
(1)轉(zhuǎn)染前1~2h 將需要轉(zhuǎn)染的細(xì)胞更換新鮮的培養(yǎng)基(DMEM+5% FBS),8mL/10cm皿。
(2)按下表配制轉(zhuǎn)染體系,吹打混勻。(三質(zhì)粒比例4:3:1)
(3)按照DNA:simple fect=1:2.5的比例將轉(zhuǎn)染試劑(12+9+3)×2.5=60ul,加入并吹打混勻,室溫靜置20min形成轉(zhuǎn)染復(fù)合物。
(4)取轉(zhuǎn)染復(fù)合物,逐滴添加到培養(yǎng)皿中,呈“十”或“8”字形輕輕搖晃混勻。
(5)轉(zhuǎn)染6-8h后更換7 ml不含雙抗的新鮮培養(yǎng)基(DMEM+10% FBS)。(此時棄去的培養(yǎng)基中已含有少量的病毒,廢液以及所用的移液槍頭必須經(jīng)處理后才能丟棄)
(6)換液后48h,用移液槍從培養(yǎng)皿的一側(cè)收集上清液到15mL離心管,3000 r/min離心5 min并用0.45mm濾膜過濾去除死細(xì)胞,過濾后的細(xì)胞上清液如果暫時不進(jìn)行進(jìn)一步處理,可分裝后置于-80℃冰箱保存。
注意:通常細(xì)胞轉(zhuǎn)染24h后就可以看到熒光蛋白的表達(dá),293T 細(xì)胞會明顯的皺縮成圓形,48h可以進(jìn)行熒光照片的采集,判斷轉(zhuǎn)染效率。
一般為了能獲得高滴度的病毒,需要通過不斷優(yōu)化條件,提高轉(zhuǎn)染效率。優(yōu)化條件包括:細(xì)胞培養(yǎng)條件,轉(zhuǎn)染試劑的優(yōu)化,三質(zhì)粒比例的優(yōu)化(1:1:1)等
3.慢病毒的濃縮與純化(提高病毒滴度和純度)
采用PEG8000方法濃縮病毒
(1)5× PEG8000 -NaCl配制:稱取NaCl 8.766 g; PEG8000 50 g溶解在200 mL純水中;121 ℃ 30 min 濕熱滅菌 ;保存在4℃;
(2)每30ml過濾后的粗病毒液,加入5× PEG8000 -NaCl母液7.5 mL;
(3)每20~30min混合一次,共進(jìn)行3-5次,4℃放置過夜;
(4)4℃,4000 g,離心 20min;(離心后可以直接看到病毒沉淀)
(5)吸棄上清,靜置管子1~2min,吸走殘余液體;(吸走液體時要小心,不要吸走了沉淀)
(6)加入適量的慢病毒溶解液溶解慢病毒沉淀;(PBS溶液或培養(yǎng)基)
(7)溶解后的病毒懸液分裝成小份,保存于-80 ℃,避免反復(fù)凍融。(凍融一次,滴度下降10%左右)
4.滴度測定
熒光計數(shù)法,耗時5天。
(1)測定前一天,將HEK-293T細(xì)胞鋪板,96 孔板,每孔加 5×104個細(xì)胞,體積為 100μL;
(2)在EP管中做10倍梯度稀釋,連續(xù)10個稀釋度。稀釋方法如下:每種病毒準(zhǔn)備10個1.5ml EP管,每管加入900μl培養(yǎng)液,往第一個管中加入100μl病毒原液,混勻后,吸取100μl加入第二個管混勻。依此類推,做十個稀釋度,每個稀釋度可做3個重復(fù)孔;
(3)選取所需的細(xì)胞孔,吸去培養(yǎng)基。加入 100μl 稀釋好的病毒溶液。放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)24h;
(4)棄去帶病毒的培養(yǎng)液,每孔加不含雙抗的完全培養(yǎng)基;
(5)48h后觀察熒光,應(yīng)有初步表達(dá);72h后觀察熒光,計算滴度。
滴度等于帶有熒光的細(xì)胞數(shù)除以病毒原液量。比如在加入 10-6 μl 病毒原液的孔中觀察到2 個帶有熒光的細(xì)胞,就是 2/(10-6)=2E+6,單位為 TU/μl,也就等于 2E+9 TU/ml
5.感染目的細(xì)胞 (耗時3-4天)
(1)細(xì)胞鋪板 將狀態(tài)良好的目的細(xì)胞接種到6 孔板,接種細(xì)胞數(shù)量因細(xì)胞的生長速度而略有不同,一般是保證第二天進(jìn)行病毒感染的時候細(xì)胞匯合率介于 50%至 70%;
(2)病毒感染 更換不含雙抗的新鮮培養(yǎng)基2mL,從冰箱取出并在 37℃水浴中快速融化病毒并根據(jù)最佳MOI計算所需病毒液體積加入六孔板中(一般實驗操作采用粗病毒液半體積感染),每孔加入終濃度為8μg/ml polybrene;
(3)24h后更換不含雙抗的新鮮培養(yǎng)基2mL;
(4)48h后觀察熒光。(代謝比較緩慢的細(xì)胞GFP表達(dá)所需時間較長,72h可以觀察到熒光)
注意:感染后期請根據(jù)細(xì)胞生長的情況對細(xì)胞進(jìn)行及時換液和傳代,以保證細(xì)胞良好的生長狀態(tài)
①Polybrene(聚凝胺):是帶正電的小分子,與細(xì)胞表面的陰離子結(jié)合,提高慢病毒對細(xì)胞的感染效率,通常加入 polybrene 能提高感染效率 2~10 倍。
Polybrene 有一定的細(xì)胞毒性,有的細(xì)胞對 polybrene 的毒理反應(yīng)明顯,因此細(xì)胞感染時是否適合 polybrene 需要摸索;不同細(xì)胞對 polybrene 的敏感度不同,可以用 1~10μg/ml 的范圍篩選合適的濃度,以 24h 內(nèi)細(xì)胞無明顯毒性反應(yīng)為佳,可參考文獻(xiàn)并進(jìn)行預(yù)實驗摸索,polybrene 最常用的工作濃度為 6~8μg/ml。
②感染細(xì)胞最佳 MOI 的確定
MOI(multiplicity of infectin)感染復(fù)數(shù),含義為每個細(xì)胞被多少個有活力病毒所感染。在實驗中將某個細(xì)胞達(dá)到 80%感染時所需的 MOI 值定義為這個細(xì)胞的 MOI 值。相關(guān)文獻(xiàn)支持或感染預(yù)實驗 需要的病毒體積=(MOI×細(xì)胞數(shù))/病毒滴度
6.加壓篩選(7天左右)
根據(jù)包裝的慢病毒載體上的篩選抗生素,進(jìn)行加壓篩選,這里以嘌呤霉素為例
(1)每 2-3 天換含 puromycin 的完全培養(yǎng)液一次,至不感染篩選對照組細(xì)胞被 puromycin
殺光。 western blot 或者 qPCR 檢測目的蛋白的表達(dá)效率。
(2)可進(jìn)行以下兩步操作(依照具體實驗需要選擇)
①不挑取單克隆:將感染并篩選后的細(xì)胞進(jìn)行傳代,并繼續(xù)施加低濃度 puromycin 進(jìn)行維持性篩選培養(yǎng)。連續(xù)篩選并傳 3 代后,凍存穩(wěn)定細(xì)胞株。
②挑取單克?。褐苽浼?xì)胞懸液,用培養(yǎng)基稀釋細(xì)胞到1個/10μl,接種到96孔板中,會有一部分孔中只有單個細(xì)胞,對其擴(kuò)大培養(yǎng),western blot 或者 QPCR 檢測目的蛋白的表達(dá)效率。
注意:
①不同細(xì)胞對嘌呤霉素的敏感程度也不一樣,所以需要設(shè)濃度梯度進(jìn)行預(yù)實驗。經(jīng)驗是從1μg/ml到10μg/ml或者參考文獻(xiàn)去設(shè)立3-5個濃度梯度;
②再培養(yǎng)24-48h后觀察細(xì)胞的死亡情況,選擇最佳的嘌呤霉素濃度孔細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)實驗;
③嘌呤霉素最佳濃度的確定:首先是未感染的正常細(xì)胞必須全部死亡,其次就是根據(jù)各孔細(xì)胞死亡情況來確定,一般選擇死亡超過50%,細(xì)胞生長速度較其它孔不會明顯降低。因為細(xì)胞死亡少的話可能會有很多低表達(dá)量的細(xì)胞存在,如果細(xì)胞死亡過多,也會導(dǎo)致細(xì)胞擴(kuò)增很慢,不利于快速獲得穩(wěn)定細(xì)胞株;
④選擇了最佳的嘌呤霉素濃度,不代表后面一直用這個濃度,要根據(jù)細(xì)胞的生長情況來判斷,適當(dāng)?shù)娜ピ鰷p嘌呤霉素的濃度。