三质粒包装系统是一种常见的病毒载体生产系统,特别是在生产慢病毒(Lentivirus)和腺相关病毒(AAV)载体时经常使用。它利用三种不同的质粒分别表达所需的病毒元件,目的是在实验室条件下安全、高效地生产病毒颗粒。
主要组成部分:
1.包装质粒(Packaging Plasmid)
包含病毒的关键结构和功能蛋白基因(如逆转录病毒的gag和pol基因)。这些基因负责病毒颗粒的组装和功能性,但不包括病毒的复制和传播能力,以增强安全性。
2.包膜质粒(Envelope Plasmid)
编码病毒的包膜蛋白,例如慢病毒生产中常用的VSV-G蛋白。这些蛋白决定了病毒的宿主范围(即感染特定细胞类型的能力)。
3.转移质粒(Transfer Plasmid)
包含目的基因(插入的外源基因)和病毒的长末端重复序列(LTRs)。这些LTR序列允许目的基因被整合到目标细胞的基因组中。
工作原理:
1.将这三种质粒共同转染到宿主细胞(通常是HEK293T细胞)。
2.宿主细胞将根据质粒信息表达病毒颗粒所需的所有组分。
3.病毒颗粒被组装后释放到培养基中,可通过后续步骤收集和浓缩。
优势:
安全性:由于基因分布在三个质粒上,减少了意外重组生成复制型病毒的风险。
灵活性:可以使用不同的包膜质粒调节病毒的宿主范围。
高效性:能够有效生产大量高滴度的病毒颗粒。
应用:
三质粒包装系统广泛应用于基因治疗、基因功能研究和细胞重编程(如iPSC生成)等领域。