在基因治療靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和藥物開(kāi)發(fā)的過(guò)程中,如何將基因片段高效、精準(zhǔn)地遞送到目的組織器官中,且不引起機(jī)體免疫、脫靶效應(yīng)等副作用,是目前需要攻克的一大技術(shù)難點(diǎn)??蒲腥藛T經(jīng)過(guò)開(kāi)展大量的研究后,形成了兩大類遞送系統(tǒng):病毒載體和非病毒載體。其中rAAV病毒載體是現(xiàn)今最常用、被認(rèn)為最有應(yīng)用前景的遞送載體。這是由于rAAV具有免疫原性低、靶向性強(qiáng)、宿主范圍廣、可長(zhǎng)期穩(wěn)定地表達(dá)外源基因、安全性高和物理性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此,rAAV常用于體內(nèi)基因操作實(shí)驗(yàn)。 以rAAV作為遞送系統(tǒng),開(kāi)展一次成功的體內(nèi)基因操作實(shí)驗(yàn)并不容易。因?yàn)閞AAV血清型的選擇、載體設(shè)計(jì)、rAAV的生產(chǎn)質(zhì)量、注射方式、劑量的選擇和實(shí)驗(yàn)操作等因素決定了實(shí)驗(yàn)的成功與否。下面與大家一同回顧rAAV體內(nèi)基因操作實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。 一、血清型與啟動(dòng)子選擇是前期實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵 為了實(shí)現(xiàn)目的基因在特定的組織中高效表達(dá),需要前期做好實(shí)驗(yàn)規(guī)劃。其中最為關(guān)鍵的是需要選擇合適的血清型和啟動(dòng)子。由于rAAV的吸附,入侵,胞內(nèi)運(yùn)輸,蛋白酶體降解,入核,脫衣殼等步驟都與衣殼蛋白相關(guān),因此血清型的結(jié)構(gòu)決定rAAV的侵染效率和靶向特異性等基本能力。我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求選擇合適的血清型。下表是由小編整理的常見(jiàn)血清型的組織靶向性總結(jié),供大家參考。 特異性啟動(dòng)子能使目的基因在特定的組織和細(xì)胞類型中表達(dá),因此我們可以選用特異性啟動(dòng)子,進(jìn)一步提高目的基因遞送的特異性??梢赃x用一些被改造的特異性啟動(dòng)子,如融合了增強(qiáng)子序列的特異性啟動(dòng)子,這些特異性啟動(dòng)子往往在保證組織特異性的同時(shí)也具備較高的啟動(dòng)活性。同時(shí)盡量選用較短長(zhǎng)度的啟動(dòng)子,以此擴(kuò)大目的基因的裝載容量。下表是由小編整理的常見(jiàn)特異性啟動(dòng)子及其靶向性總結(jié),供大家參考。 ![]() 二、專業(yè)的實(shí)驗(yàn)操作對(duì)注射效果有重要影響 選擇合適和血清型和設(shè)計(jì)合適的載體只是實(shí)驗(yàn)成功的基本前提,而注射方式、注射劑量和實(shí)驗(yàn)操作等,這些因素也對(duì)我們實(shí)驗(yàn)的成敗有著重要的影響。 在注射方式上,分為系統(tǒng)性注射和局部注射。系統(tǒng)性注射又包括尾靜脈注射、腹腔靜脈注射、眼眶靜脈注射和頸靜脈等。局部注射方式常見(jiàn)的包括腦立體定位注射、肌肉定點(diǎn)注射、心肌原位注射、玻璃體腔內(nèi)注射、關(guān)節(jié)腔注射等。系統(tǒng)性注射操作簡(jiǎn)單,但由于需要依賴病毒在體內(nèi)隨機(jī)擴(kuò)散到達(dá)靶組織,因此其病毒用量較大。局部注射所需的病毒量較少,一般100ul以內(nèi),但對(duì)滴度要求較高。由于是直接將rAAV注射到目標(biāo)組織中,因而局部注射會(huì)有更好的靶向性。我們可以根據(jù)實(shí)際的需求來(lái)選擇合適的注射方式,下表是小編整理的針對(duì)常見(jiàn)注射部位的有效注射方法,供大家參考。 在實(shí)際操作過(guò)程中,我們需要詳細(xì)了解操作步驟和注意細(xì)節(jié)。特別是一些具有難度的局部注射的方法,這些方法往往涉及開(kāi)腹、尋找微組織等操作,對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和操作手法要求較高,稍有失誤,小鼠便會(huì)有較大的損傷,最終影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。下面給大家介紹幾個(gè)注射方式的難點(diǎn)及注意細(xì)節(jié)。 01.乳鼠顳靜脈注射 1體積?。?/strong>剛出生的乳鼠體重僅有1g左右; 2血管細(xì):顳靜脈細(xì)如一根線,分布在耳前深部,若隱若現(xiàn); 3麻醉難:新生乳鼠無(wú)法通過(guò)麻醉藥物麻醉,需冰凍麻醉,冰凍時(shí)間過(guò)短無(wú)法麻醉,冰凍時(shí)間過(guò)長(zhǎng)乳鼠會(huì)死亡; 4護(hù)理難:乳鼠注射后需及時(shí)保溫,同時(shí)母鼠有可能因?yàn)槿槭蟮臍馕蹲兓?,出現(xiàn)不哺育甚至吃掉幼崽。 ![]() 圖1. 乳鼠顳靜脈注射 02.腦立體定位注射 1坐標(biāo)變化大:大小鼠成年前腦部不斷發(fā)育,腦區(qū)坐標(biāo)也在不斷變化; 2注射位點(diǎn)多:腦部可注射的位點(diǎn)包括海馬體、側(cè)腦室、第三腦室、紋狀體等,即使注射同一區(qū)域坐標(biāo)也不固定; 3體位固定難:大小鼠通過(guò)鼻夾、耳棒等工具保定頭部,還需進(jìn)行多次調(diào)平方可開(kāi)始定坐標(biāo); 4顱骨鉆孔難:需用專門的顱鉆及適配的鉆頭對(duì)顱骨進(jìn)行打孔,打孔轉(zhuǎn)速過(guò)低難以鉆穿顱骨,轉(zhuǎn)速過(guò)高會(huì)鉆穿腦膜,導(dǎo)致腦部出血。 ![]() 圖2. 腦立體定位注射 03.肝門靜脈注射 1操作復(fù)雜:需進(jìn)行腹部手術(shù),將腸道移出腹腔,肝臟及胰腺易損,動(dòng)作輕柔,找到肝門靜脈; 2易滲血:肝門靜脈較大且充盈,穿刺血管給藥容易導(dǎo)致血管不可逆的損傷,出現(xiàn)持續(xù)性滲血或爆發(fā)性出血,降低存活率。 3護(hù)理難:術(shù)中存在感染風(fēng)險(xiǎn),術(shù)后需注射抗生素,并保溫至動(dòng)物蘇醒。 04.氣管內(nèi)注射 1無(wú)創(chuàng)插管難:經(jīng)口腔插入小鼠氣管需有一定的技巧性,插管失敗易導(dǎo)致喉頭腫脹或誤插食管; 2有創(chuàng)注射損傷大:暴露氣管需頸部開(kāi)口,導(dǎo)致氣管上方肌肉撕裂,鋼針刺入也會(huì)導(dǎo)致氣管損傷、小鼠呼吸不暢。 05.尾靜脈注射 尾靜脈注射失敗易導(dǎo)致病毒在尾部殘留,影響整體病毒注射量和成像結(jié)果(如圖3第4只小鼠)。 ![]() 圖3. 尾靜脈注射 三、結(jié)語(yǔ) 一次成功的rAAV體內(nèi)的基因操作實(shí)驗(yàn),需要考慮多方面的因素。前期需要查閱大量的資料選擇血清型和啟動(dòng)子,設(shè)計(jì)合理科學(xué)的方案,并生產(chǎn)出高滴度高感染效率的rAAV。此外擁有熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能和專業(yè)素養(yǎng),才能有效地將rAAV遞送至體內(nèi),從而有效實(shí)現(xiàn)目的片段的表達(dá)。 |
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