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以1型人免疫缺陷病毒(HIV-1)为基础构建的慢病毒载体具有可感染非分裂细胞、免疫反应小、携带的基因片段容量大和可整合进宿主基因组而长期表达等优点,因而成为最理想的基因转移载体之一。然而,开发应用于临床基因治疗的慢病毒载体却要求能严格控制目的基因表达以确保治疗的有效性并减少毒副作用,因此构建可人工诱导调控的慢病毒载体系统意义重大。
RU486诱导调控系统以人孕酮受体的突变体为核心,以临床常用的小分子药物RU486为诱导剂,在设计原理与结构上较其它调控系统更为先进。该系统具有最低的本底表达和最小的免疫原性,且RU486小分子具有进入组织速度快、半衰期短、用量少和毒性小等优点,从而使目的基因的表达调控更灵敏应用更安全有效。将该系统应用于慢病毒载体,构建RU486诱导调控的慢病毒载体系统,可在转录水平上有效控制目的基因定时定量地表达,从而扩大慢病毒载体用于基因治疗的潜能。
然而完整的诱导调控功能的实现要求在宿主细胞内同时表达反式调控区和目的基因区两个表达盒,但因慢病毒包装需连续地转录出全长基因组,故多表达盒中引入的额外终止子结构可能对病毒的正常包装造成影响。作为解决方案,本研究组设计出一段特殊的单向终止子元件,通过正反向同时插入两个表达盒,很好的解决了单个慢病毒载体表达双基因的问题,并且已在四环素诱导系统中得到成功应用。本课题依据上述原理构建全新的RU486可诱导调控的单载体慢病毒系统,并通过体外试验评估其作用效果。试验通过设计一段Linker序列并分步引入诱导调控系统的反式调控元件和目的基因表达盒,最终克隆至第三代自身失活型慢病毒载体中,得到RU486可诱导调控的单载体慢病毒质粒Lenti-RU-E。
慢病毒的生产包装效率是直接影响其相关功能研究和应用的关键因素,本试验以商业化慢病毒载体作为研究对象,对磷酸钙法和Effectene转染试剂法包装病毒的实际效果进行综合比较,并最终选择磷酸钙法作为后续病毒生产的主要方法。目的病毒经成功包装后感染细胞,并给予RU486诱导可观测到明显的荧光表达,表明系统构建成功。进一步对该系统的诱导时间和诱导剂量进行初步研究,结果表明该系统具有明显的诱导剂量效应,并且灵敏性强。通过对试验结果进行统计分析得到最佳的诱导剂量为100nM,然而即时在该剂量下,系统的诱导效率也只能达10倍左右。相对较低的诱导效率可能与感染使用的病毒量不足以及本底表达水平相对较高有关。因此,进一步提高病毒产量并降低本底表达水平仍然是以后工作的重点。
综上所述,本文成功构建了RU486可诱导调控慢病毒载体系统,经体外细胞试验证明该系统能够有效工作,通过对该系统的诱导时间和诱导剂量效应进行初步探索,找到了合适的诱导剂量,从而为进一步的研究奠定了理论基础和实践依据。