昆虫杆状病毒表达载体系统的研究及应用

昆虫杆状病毒表达载体系统具有表达水平高、表达产物可进行翻译后加工,并可通过感染昆虫幼虫而实现大规模低成本生产基因工程产品,该系统的建立和发展,被誉为20世纪80年代真核表达研究领域的一个重大进展。文章介绍了该系统的产生、发展和技术原理,同时概述了该系统在基础研究、医药和农林业等领域的应用情况。

昆虫杆状病毒表达载体系统与疫苗研制的30年回顾

1983年12月,一篇关于用昆虫杆状病毒感染昆虫细胞表达重组人β干扰素文章的发表,标示了杆状病毒表达载体系统(Baculovirus expression vector system,BEVS)的诞生。迄今为止,已采用BEVS表达生产了数千种重组蛋白,其中7种已被成功用于商品化人用或兽用疫苗的抗原。仅对30年来基于BEVS的疫苗研制作一论述。

利用杆状病毒表达载体系统表达重组乙型肝炎病毒核心蛋白

目的利用杆状病毒表达载体系统制备重组乙型肝炎病毒核心蛋白。方法构建含有HBV C基因的杆状病毒转移载体pFastBac Dual-HBV core,转化大肠埃希菌DH10Bac进行转座,提取重组Bacmid DNA转染昆虫细胞Sf9,获得含有HBV C基因的重组杆状病毒。用重组杆状病毒感染Sf9细胞进行乙型肝炎病毒核心蛋白表达,然后通过SDS-PAGE电泳和Western blot分析表达情况。结果成功构建了含HBV C基因的重组杆状病毒,而且在昆虫细胞Sf9中表达了乙型肝炎病毒核心蛋白。结论利用Bac to Bac杆状病毒表达系统,成功地表达了乙型肝炎病毒核心蛋白,为进一步研究奠定了基础。

人血小板因子Ⅳ在家蚕杆状病毒表达载体系统中的表达

将人血小板因子Ⅳ (HumanPlateletFactorⅣ ,简称hPF4)基因重组于家蚕杆状病毒转移载体pBacPAK8中 ,获得重组转移载体pBacPAK PF4,并与线性化病毒Bm BacPAK6DNA共转染家蚕培养细胞 ,在细胞内发生同源重组 ,获得重组病毒BacPAK PF4。Southern杂交结果表明重组病毒基因组中含有hPF4基因。重组病毒以MOI=10感染家蚕培养细胞 (2× 10 6个细胞 )和家蚕 5龄幼虫 ,表达产物用体外培养的血管内皮细胞测定其生物活性 ,测得表达量在家蚕培养细胞中第 3天达到最高值为 6 0 88μg/ 2× 10 6个细胞 ;在蚕体内表达第 5天达到最高值 。

杆状病毒表达载体系统

杆状病毒表达载体系统是近年来发展起来的较高效的表达外源基因系统。由于多角体病毒中多角体蛋白基因的非必需性、高表达性、重组病毒的易鉴定等特性,以及多角体蛋白基因的强启动子使其特别适于基因工程中作为表达载体,借助于转移载体可将外源目的基因转移到野生型AcMNPV中,在一个被转移载体和野生型AcMNPV共转染的细胞内,可以通过同源重组完成目的基因的转移。应用不同的转移载体可表达出融合及非融合蛋白质。经该系统表达的重组蛋白质具有生物学活性,其中大部分进行翻译后剪接产生与天然蛋白质相似的重组蛋白质。这些产物的抗原性,免疫原性和功能都与天然蛋白质非常相似。目前,应用该系统已成功地表达了许多酶、生长因子、病毒抗原包括病毒的外壳蛋白等有生物活性的蛋白质。本文对如何最大限度表达外源基因及该表达系统的发展前景作了讨论。

人白细胞介素-12(hIL-12)基因在杆状病毒表达载体系统中的表达

人白细胞介素 1 2 (hIL 1 2 )是细胞介导免疫发生的关键调节因子 ,也是目前发现的唯一的异源二聚体细胞因子 ,由P35和P40两个亚基经二硫键连接而成。利用DNA重组技术 ,分别构建了含hIL 1 2 p35基因和 p40基因的重组转移载体质粒pAcAB3 p35和pAcAB3 p40。将两个重组转移载体分别与致死缺陷型线性化苜蓿丫纹液蛾核型多角体病毒 (AcNPVBaculoGoldLinearizedBaculovirus)基因DNA共转染昆虫细胞 ,构建出遗传稳定的重组病毒AcNPV OCC hIL 1 2 (p35)与AcNPV OCC- hIL 1 2 (p40 )。将两种病毒分别感染Sf9细胞 ,取细胞培养物上清和细胞裂解物上清进行SDS PAGE和Westernblot检测 ,结果显示hIL 1 2p35和 p40两基因均在昆虫细胞中获得表达 ,且能分泌至胞外。表达产物具有免疫原性。

杆状病毒表达载体系统的特点及其在寄生虫学上的应用

杆状病毒载体表达系统使用一个或多个启动子 ,将外源目的基因插入到启动子下游 ,获得重组病毒 ,这种重组病毒在昆虫细胞或虫体内复制的同时 ,使外源基因得到表达。随着杆状病毒分子生物学和表达载体研究的不断深入 ,作为真核表达载体 ,该系统区别于其他表达系统的特点更为突出 ,主要表现在目的基因容量、表达效率、目的蛋白活性、可操作性。

杆状病毒表达载体系统研究进展

昆虫杆状病毒科(Baculoviridae)因包埋于多角体中的病毒粒子呈棒状而得名,迄今为止,用于基因工程的杆状病毒均属核型多角体病毒(nuclear polyhedrosis virus,NPV)。NPV是一类双链DNA病毒,它的DNA是90—230Kb的环状分子。利用NPV作为外源基因表达载体的设想最初是由Miller 1981年提出。

昆虫杆状病毒表达载体系统的研究进展

杆状病毒表达载体系统是当前基因工程四大表达系统之一,已广泛应用于重组蛋白的合成。文章对杆状病毒表达载体筛选、用于蛋白生产的昆虫细胞培养的研究现状、存在的问题、解决途径和展望进行了较详细的论述。

杆状病毒表达载体系统研究和应用

自从1983年Smith等人首次报道利用杆状病毒作为载体在昆虫细胞中表达人β-干扰素以来,杆状病毒表达载体系统的基础和应用研究发展迅速。杆状病毒作为基因表达载体具有能够提供指导外源基因高水平表达的强启动子、介导外源基因在真核细胞(昆虫细胞)环境中表达和使用安全等优点,在基因工程疫苗诊断和治疗试剂的生产、生物杀虫剂的改良以及作为分子生物学研究的实验系统等方面具有广阔的应用前景。

杆状病毒表达系统表达BCoV纤突蛋白及其对小鼠的免疫原性

旨在为表达牛冠状病毒(bovine coronavirus,BCoV)的纤突蛋白(S蛋白),并评价其作为免疫原免疫小鼠后的免疫效果。本研究以BCoV/SWUN/HXD-4/2021株的全长S基因为模板,针对昆虫细胞进行密码子优化和合成,构建重组质粒pFastBac-Dual-S,与DH10Bac同源重组后转染昆虫细胞收获重组杆状病毒rpFastBac-S,利用基因组PCR、免疫印迹法(Western blot)和间接免疫荧光试验对其进行鉴定,测定杆状病毒滴度。优化和筛选感染剂量对蛋白表达的影响,超速离心纯化蛋白,免疫小鼠和评估其免疫效果。结果显示:优化后全长4108 bp的BCoV S基因CAI(密码子适应指数)从0.39调整为0.87,平均GC含量从35.8%调整为50.6%。经双酶切、PCR验证,重组质粒与重组杆粒均构建成功。用5μg重组杆粒Bacmid-S转染Sf9细胞并传代至第四代后细胞病变趋于稳定,感染杆状病毒约20 h后产生典型病变,收获重组杆状病毒进行鉴定。PCR电泳结果显示重组杆粒携带S目的蛋白基因;间接免疫荧光试验显示,试验组观察到特异性绿色荧光;Western blot结果显示重组杆状病毒rpFastBac-S所表达的蛋白为S目的蛋白,目的条带位于250 ku左右,感染剂量MOI=0.5时蛋白表达量最高。将50μg蛋白、20μg CpG免疫增强剂与等体积MF59佐剂充分混合乳化后,肌肉注射免疫小鼠,间接ELISA试验结果显示,小鼠免疫蛋白后产生了IgG特异性抗体,且抗体水平高于佐剂对照组(P<0.001),最高抗体效价达1∶12800;微量中和试验结果显示,小鼠血清中和效价最高达1∶224,试验组中和效价平均值高于灭活病毒组,但统计学差异不显著(P>0.05)。本研究利用杆状病毒表达系统表达了牛冠状病毒S蛋白,并对S蛋白免疫保护效果做了进一步评价,为后续牛冠状病毒疫苗研究提供了理论依据。

基于杆状病毒-昆虫细胞表达系统的猪脑心肌炎病毒样颗粒的表达及鉴定

脑心肌炎(encephalomyocarditis)是由脑心肌炎病毒(encephalomyocarditis virus,EMCV)引起的以猪的脑炎、心肌炎为主要特征的病毒性人畜共患病,可感染多种哺乳动物,目前国内尚无有效疫苗。本研究旨在开发一款安全有效的疫苗以防控该病。采用P1、3CD共表达的构建策略,利用杆状病毒-昆虫细胞表达系统获得EMCV病毒样颗粒(virus-like particals,VLPs)并将其免疫小鼠,初步评价其在小鼠体内的免疫应答效果。结果显示,免疫组小鼠特异性抗体滴度达到1∶192以上,中和抗体滴度达到1∶64以上,且与ISA206佐剂混合使用可诱导机体产生更高的抗体水平。IL-4、IFN-γ、IL-5、TNF-α细胞因子水平均可达到20 pg·mL^(-1),且明显高于PBS组。综上,本研究获得的EMCV病毒样颗粒疫苗可以诱导机体产生良好的细胞免疫和体液免疫应答,还能诱导炎症细胞因子的产生,有助于激发机体的免疫反应,增强疫苗的保护效果,为EMCV的防控提供了理论依据和技术储备。

鳜弹状病毒糖蛋白在杆状病毒表达系统中的表达与鉴定

近年来,鳜弹状病毒引起的病害频发,该病毒传播快,致病性强,是引起鳜病害的主要病原之一。鳜弹状病毒基因组编码5个结构蛋白,其中糖蛋白G是病毒表面的主要抗原,为实现该抗原蛋白的大量表达,利用分子克隆技术将鳜弹状病毒糖蛋白G片段插入杆状病毒穿梭载体pFastBac1中转化至大肠杆菌DH5α感受态细胞后,筛选阳性克隆获得重组转移载体pFastBac-G,再将其转化至大肠杆菌DH10Bac感受态细胞,经蓝白斑与抗性筛选后获取重组杆粒rBacmid-G,随后利用脂质体转染法将重组杆粒转染Sf9昆虫细胞制备重组杆状病毒。将获取到的P3代重组病毒感染Sf9昆虫细胞进行重组蛋白的SDS-PAGE检测,成功表达后利用镍离子亲和层析柱纯化目的蛋白,随后对重组蛋白进行Western blot鉴定,结果显示在大于50 ku处有一条特异性条带,而对照组无条带,表明制备的抗原能与抗体特异性结合。结果表明,鳜弹状病毒糖蛋白G在杆状病毒表达系统成功表达。本试验结果可为鳜弹状病毒糖蛋白G疫苗的研发和大规模生产提供技术支撑。

ENO1蛋白及其相关活性位点缺失突变蛋白在昆虫杆状病毒表达系统中的表达与鉴定

目的:利用昆虫杆状病毒表达系统(昆虫BEVS)表达糖酵解酶α-烯醇化酶(ENO1)及其3种酶活性位点缺失突变的ENO1蛋白ENO1-M1、ENO1-M2和ENO1-M3,为后续宫颈癌的代谢治疗研究奠定基础。方法:利用分子克隆技术将优化后ENO1序列插入pFastBacTM1载体,获得含有目的基因的重组质粒pFastBac-ENO1。分别缺失ENO1发挥糖酵解酶功能的3个活性位点,进行优化后将其插入pFastBacTM1载体,获得3个活性位点缺失的重组质粒pFastBac-M1、pFastBac-M2和pFastBac-M3。通过转座、转染后获得重组杆状病毒rBV-ENO1、rBV-M1、rBV-M2和rBV-M3,利用WB法对目的蛋白的表达及特异性进行检测。结果:成功扩增重组杆粒rBacmid-ENO1、rBacmid-M1、rBacmid-M2和rBacmid-M3,获得大小约2000 bp的基因片段,与预期大小相符。昆虫BEVS可表达ENO1蛋白及其3个酶活位点缺失的重组蛋白ENO1-M1、ENO1-M2和ENO1-M3,其分子量约为52000,与预期相符。WB法鉴定这些蛋白能与特异性标签His-tag发生反应。结论:通过昆虫BEVS成功表达目的蛋白ENO1及其酶活性位点缺失蛋白ENO1-M1、ENO1-M2和ENO1-M3,这些蛋白具有反应原性,为后续测定这些蛋白与ENO1单抗亲和力创造了条件。

杆状病毒表达系统中NLS序列对鸭圆环病毒Cap基因表达的影响及其免疫原性研究

为了研究核定位信号肽(Nuclear localization signal,NLS)序列对鸭圆环病毒(duck Circovirus,DuCV)Cap蛋白表达的影响,并探究不同免疫策略下重组蛋白的免疫原性,试验将去除和未去除NLS序列的DuCV Cap基因分别克隆至杆状病毒载体pFastBacⅠ中,通过杆状病毒表达系统进行表达,分析NLS序列对Cap蛋白表达的影响。采用不同的免疫策略,分别以原核表达系统构建的重组蛋白rCap(rCap组)、杆状病毒表达系统构建的rvAc-Cap(rvAc-Cap组)及rCap与rvAc-Cap联合(Prime-Boost组)作为免疫源免疫Balb/c小鼠,并设置PBS对照组,定期采血,检测DuCV IgG抗体水平、淋巴细胞增殖指数(SI)和γ干扰素(IFN-γ)、白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-4(IL-4)等细胞因子水平,评价其免疫效果。结果表明:利用杆状病毒表达系统成功表达出重组杆状病毒rvAc-Cap和rvAc-NLS-Cap,且去除NLS序列的Cap基因表达水平更高;小鼠免疫重组蛋白rCap后,重组蛋白rCap与重组杆状病毒rvAc-Cap均能够刺激小鼠产生特异性IgG抗体,三免后Prime-Boost组的IgG抗体水平最高,而与其他免疫组差异不显著(P>0.05);三免后各免疫组淋巴细胞增殖指数显著高于PBS对照组,差异显著(P<0.05);各免疫组IFN-γ、IL-2和IL-4水平与PBS对照组比较差异显著(P<0.05),且Prime-Boost组水平最高。说明在杆状病毒表达系统中去除NLS序列可以提高Cap基因的表达;重组杆状病毒rvAc-Cap能够活化小鼠的免疫系统,刺激小鼠机体产生体液免疫与细胞免疫,而Prime-Boost免疫策略有效提高了免疫效果。

非洲猪瘟病毒p30蛋白在杆状病毒表达系统中的表达与免疫检测

p30蛋白是非洲猪瘟病毒(ASFV)免疫原性最强的结构蛋白之一,由CP204L基因编码。本研究利用Bac-to-Bac昆虫杆状病毒真核表达系统将ASFV中CP204L插入p Fast Bac1载体下游,将形成的重组质粒p Fast Bac-p30以转座子的形式插入到DH10Bac中的杆状病毒穿梭质粒(Bacmid)中,筛选出重组Bacmid-p30后,将Bacmid-p30转染Sf9细胞,并继续传代3次,获得重组杆状病毒,命名为r Bac-p30。分别通过间接免疫荧光(IFA)和免疫印迹(Western blot)鉴定了ASFV阳性血清可特异性识别Sf9细胞中表达的p30。以此真核表达p30蛋白包被ELISA板,可区分ASFV阴阳性血清。以上结果表明,本研究初步建立了检测ASFV血清抗体的间接ELISA方法,为后续建立非洲猪瘟抗体检测方法和p30亚单位疫苗研究奠定基础。

2019-nCoV N蛋白在家蚕杆状病毒表达系统中的表达及纯化

核衣壳(nucleocapsid,N)蛋白是新型冠状病毒的结构蛋白,与病毒RNA的转录和复制有关。目前,N蛋白已被广泛应用于新型冠状病毒肺炎的检测诊断及治疗。本研究克隆的2019-nCoV-n基因CDS由1257个碱基构成,编码419个氨基酸。将该基因连接到昆虫表达载体pFastBacTMHTB构建重组Bacmid,转染至BmN细胞中获得重组病毒,将重组病毒注射家蚕蛹体内,收集发病家蚕蛹血淋巴,通过镍柱亲和纯化,SDS-PAGE和Western blot检测表明获得一定纯度具有活性的重组2019-nCoV-N蛋白,为后期进一步开发抗体检测试剂盒鉴定了基础。

猪生长激素基因在杆状病毒载体系统中的表达

通过对猪生长激素 (pGH)基因的cDNA进行测序 ,得到 pGHcDNA的全序列 ,并与Seeburg等报道的序列进行了比较和讨论。然后利用具人工合成启动子和多角体蛋白XIV启动子的转移载体质粒 pSXIVVI+ X3/ 4构建出含 pGH基因的重组质粒 pX3/ 4 pGH。将 pX3/ 4 pGH与致死缺失型线性化AcMNPV OCC- DNA共转染Sf9细胞 ,构建出既能形成多角体又能表达 pGH基因的苜蓿丫纹夜蛾核多角体重组病毒AcMNPV pX3/ 4 pGH OCC+ 。感染重组毒株的Hi 5细胞可溶蛋白及其培养上清的SDS PAGE和Westernblot的分析结果表明 ,感染细胞的蛋白电泳带的 2 0 .7kDa处有一条猪生长激素特异带 ,但培养上清中没有。凝胶黑度扫描估测结果显示 pGH蛋白占细胞可溶蛋白的 4 .4 8%。

蚕杆状病毒载体表达系统及其在动物疫苗生产中的应用

就杆状病毒的分子生物学特性及其作为表达载体以蚕体为表达外源基因的特点和优点进行综述 。