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前言:虽然医学不断发展和进步,但中枢神经系统(CNS)由于存在神经元不可再生性和血脑屏障等特殊性,CNS疾病的治疗方法却鲜有突破,基因治疗作为目前生命科学研究热点,已在多个领域疾病的治疗中获得重大进展,也为CNS疾病的治疗提供了新思路和方法。
慢病毒作为一种逆转录病毒,可以将前病毒基因组持久地整合到感染细胞的染色体上,并且能够感染非分裂细胞,成为当前CNS基因治疗研究的热点领域。马传染性贫血病毒(Equine Infectius Anemia Virus,EIAV)是一种非灵长类慢病毒,而且是基因组结构最简单的慢病毒,具有慢病毒的特性,但对人类没有致病性,用于开发慢病毒转基因载体更具有生物安全性。本研究的目的在于利用我国在马传染性贫血病毒(EIAV)研究上的成果,在EIAVFDDV(驴胎皮肤细胞弱毒疫苗株)的基础上,构建EIAV三质粒转基因载体系统,为CNS疾病的基因治疗提供一个新的研究手段。
实验一:EIAV载体构建模板序列比较分析。目的:基因组高度变异和抗原漂移是包括HIV在内的所有慢病毒的共同特点。为深入理解EIAV的各基因功能,并为建立三质粒载体系统建立理论基础,我们的研究首先分析了构建所需的模板;方法:对EIAVFDDV13和其亲本强毒株辽宁毒株(EIAVLN40)的前病毒基因组序列进行了分析,并与国际主要毒株进行了比较;结果显示中国EIAV与美洲和日本主要毒株遗传距离较远,处于单独的分支,全基因组差异高达23%左右。其中,LTR的差异率在14%以上,各开放阅读框架的差异率都在20%以上,gp90核苷酸差异率在35%左右,氨基酸的差异率是40%。结论:经过长期的体外传代,EIAVFDDV13在各个基因积累了多处稳定的替换突变,主要包括:1)EIAVFDDV13的LTR (LTRFDDV13)在负调节区出现11bp的重复序列的插入,新出现了转录因子AP.1结合位点和E_box结合基序,导致体外转录活性显著升高;2)gp90的编码蛋白在氨基酸序列上存在较高变异,主要诱导中和抗体的V3区和V4区分别丢失了一个糖基化位点,但与立体构象密切相关的半胱氨酸残基和糖基化位点则高度保守;3)env在2130为碱基发生G→A的突变,使得gp45截短表达。以上疫苗株的多基因多位点突变,特别是保守性突变的特性,为指导EIAV载体系统的实验设计至关重要,在理论基础上保证了构建这一载体系统成功的可行性。
实验二:三质粒载体的构建和表达。目的:构建适用于中枢神经系统的EIAV转基因载体系统。方法:在实验一的研究基础上,利用反向遗传操作技术,以EIAVFDDV克隆为基础,构建了复制缺陷性EIAV载体质粒pLCEL;同时将EIAV基因片段插入真核表达载体中构建了囊膜缺失的EIAV gag/pol包装质粒pc-GP2:以水泡性口炎病毒囊膜糖蛋白(VSV-G)基因构建的提供囊膜伪型的VSV-G的真核表达载体质粒pCIVG提供囊膜蛋白,建立EIAV三质粒转基因载体系统。为提高包装效率,将囊膜缺失的EIAV gag/pol包装质粒pc-GP2转入293T细胞构建成持续表达GAG/POL蛋白的EIAV-GP细胞系。结果:我们成功构建了EIAV三质粒转基因载体系统,并成功构建EIAV-GP细胞系,成功的包装出囊膜微型化EIAV病毒,携带报告基因EGFP在人类293T细胞和大鼠神经元细胞内表达。结论:我们在中国EIAVFDDV的基础上,成功构建EIAV三质粒转基因载体系统,证明可以在神经元细胞内表达。