慢病毒(Lentivirus)因其可感染分裂与非分裂细胞、外源基因稳定整合、表达持久等优势,被广泛应用于基因过表达、基因敲低/敲除、细胞治疗及功能基因组学研究。
一、三质粒系统的组成与功能
第三代慢病毒三质粒系统通常由以下三部分构成:
1. 转移载体质粒(Transfer Vector)
- 含目的基因(GOI)、启动子(如 CMV、EF1α、PGK、组织特异性启动子)
- 包含 LTR、Ψ(包装信号)、RRE 等顺式作用元件
- 可搭载荧光蛋白(GFP、mCherry)或筛选标记(Puro、Neo)
作用:决定最终病毒递送与表达的基因信息。
2. 包装质粒(Packaging Plasmid,如 psPAX2)
- 提供 Gag / Pol / Rev 等病毒结构与复制相关蛋白
- 不含包装信号 Ψ,无法被自身包装
作用:提供病毒颗粒组装和复制所需蛋白,但不参与基因转移。
3. 包膜质粒(Envelope Plasmid,如 pMD2.G)
- 通常编码 VSV‑G 蛋白
作用:决定病毒的宿主范围与感染效率,使慢病毒具备广泛嗜性和较高稳定性。
二、三质粒系统的标准包装流程
1. 细胞准备
- 常用包装细胞:HEK293T / HEK293FT
- 细胞状态:
- 生长旺盛、无污染
- 转染当天融合度约 70–80%
2. 质粒比例与转染根据实验规模准备合适量的转移质粒、包装质粒、和包膜质粒。
以适当的比例混合这三种质粒。
转染方式:
- PEI(科研中最常用、成本低)
- Lipofectamine 2000 / 3000
- 钙磷法(对操作要求较高)
关键点:
- 使用高纯度、低内毒素质粒
- 转染体系保持一致性,避免批次差异
3. 病毒收集与处理
- 首次收毒:转染后 48 h
- 第二次收毒:72 h
- 收集上清后 0.45 μm 过滤去除细胞碎片
如需高滴度:
- PEG 沉淀
- 超速离心
- 商业浓缩试剂
三、操作中的关键影响因素
1. 病毒滴度相关因素
- 转移载体插入片段大小(>5 kb 会显著降低滴度)
- 启动子强度与毒性
- 转染效率与细胞状态
2. 安全性控制
- 三质粒系统将 复制与包装功能分离,降低复制型病毒(RCL)风险
- 实验需在 BSL‑2 条件下操作
- 病毒废液需规范灭活(含氯消毒或高压灭菌)
3. 病毒保存
- 短期:4℃ ≤ 24 h(不推荐)
- 长期:−80℃ 分装保存,避免反复冻融