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。

人VEGF基因昆虫杆状病毒表达载体的构建

为了在昆虫杆状病毒表达系统表达人血管内皮细胞生长因子 (VEGF)基因 ,用HindⅢ对 pcDNA3 .1 /VEGF进行酶切 ,回收 5 75bp的VEGF片段 ,与 pFastBacI载体连接 ,得到含VEGF基因的转座载体 pFast/VEGF ,NcoI酶切鉴定方向 ;将其转化到含有穿梭载体杆粒 (Bacmid)的DH1 0Bac感受态细胞 ,得到重组杆状病毒穿梭载体Bacmid/VEGF ,采用琼脂糖凝胶电泳、PCR扩增对重组转座载体、穿梭载体进行鉴定。将Bacmid/VEGF转染sf 9细胞 ,进行病毒重组及噬斑筛选。结果 :琼脂糖电泳得到杆粒 (Bacmid)DNA条带 ,PCR扩增得到 5 75bp的VEGF片段 ,病毒液在 1 0 - 7稀释度时出现噬斑 ,约 5 0个 /孔。说明已成功构建了重组杆状病毒穿梭载体并重组出杆状病毒。

含有Etp28基因昆虫杆状病毒表达载体的构建

以含有柔嫩艾美耳球虫（广东株）子孢子折光体抗原Etp28基因的重组质粒pGEM－T－Etp28为材料，分别构建了可表达GST／6×His－Etp28融合蛋白和Etp28非融合蛋白的昆虫杆状病毒转移载体质粒pAcGHLT－A－Etp28和pSXIVVI＋X3-Etp28，并探讨了两种重组转移载体质粒的特点和应用前景．

传染性法氏囊病病毒VP2基因在昆虫细胞中的表达

本研究将鸡传染性法氏囊病病毒超强毒（very virulent infectious bursal disease virus,vvIBDV）JM-1/10株VP2基因克隆至pcDNA-3.1（＋）启动子CMV之后,随后将CMV-VP2基因序列一同克隆入杆状病毒表达系统的质粒 pFastBacTM Daul中构建了pFast-CMV-VP2。将pFast-CMV-VP2转化Escherichia coli DH10Bac感受态细胞,筛选出重组质粒Bacmid-CMV-VP2。用 Bacmid-CMV-VP2转染Sf9昆虫细胞,获得了重组杆状病毒vBac-CMV-VP2。将该重组杆状病毒转导BHK-21细胞,48~72 h后经间接免疫荧光试验（IFA）检测到VP2蛋白具有特异性荧光;样品经Western blotting分析,结果显示目的蛋白得到表达。结果表明,本试验制备的重组 vBac-CMV-VP2 既能在昆虫细胞中表达,也可在哺乳动物细胞中表达。

具有生物学活性的hMSH2蛋白在昆虫sf9细胞中的表达

目的表达具有生物活性的hMSH2蛋白。方法用搭桥PCR获得hMSH2全长基因,构建pAcGP67B-hMSH2重组质粒,与AcNPV昆虫病毒DNA共转染昆虫细胞sf9,表达hMSH2蛋白(同时构建pET30a-hMSH2重组质粒,用大肠杆菌表达hMSH2蛋白);Western blot鉴定hMSH2蛋白;ELISA,流式细胞仪检测蛋白与OT3肽及TCRγδ的结合特异性;检测细胞增殖(MTT法)和细胞因子分泌,观察重组蛋白体外活化γδT细胞的生物学功能。结果克隆到正确的hMSH2基因,并将其插入到表达载体pAcGP67B和pET30a中的正确位置。经Western blot鉴定获得了hMSH2蛋白。用昆虫病毒表达载体系统表达的hMSH2蛋白能与其探针肽OT3及TCRγδ特异性结合,并能在体外刺激γδ细胞增殖及分泌IFN-γ,其活性更优于原核表达的蛋白。结论成功利用昆虫病毒载体表达系统得到了比原核大肠杆菌表达系统更具生物活性的hMSH2蛋白。

类猪圆环病毒 P1 VP1蛋白在昆虫细胞中的表达及特性分析

为了鉴定类猪圆环病毒P1 VP1蛋白能否在体外自组装成病毒样颗粒(VLPs),首先PCR扩增P1 ORF1基因,利用p Fast BacTM1载体构建重组质粒,通过脂质体转染在Sf9细胞中表达P1 ORF1基因。然后通过RT-PCR技术及Western Blot分别从转录和蛋白质水平上鉴定该基因的表达,应用透射电镜观察该蛋白质是否形成了VLPs。结果显示,转染Sf9细胞后,第5天开始出现细胞病变;从接毒细胞中提取总RNA,经Recombinant DNaseⅠ处理除去基因组DNA后,RT-PCR能够扩增出362 bp的目的片段;收获接毒后72 h的细胞,Western Blot分析显示,P1 ORF1重组病毒样品能够与抗P1 VP1单抗发生特异性反应;电镜观察发现,该蛋白在Sf9细胞中形成了近椭圆形的包涵体。利用杆状病毒表达载体系统成功地在Sf9细胞中表达了类猪圆环病毒P1的ORF1基因,并证实在本试验条件下P1 VP1蛋白不能自组装成VLPs,为进一步研究P1 VP1蛋白的免疫学特性奠定基础。

淡色库蚊抗药性相关胰蛋白酶基因稳定转染细胞系的建立与表达鉴定

目的为进一步研究胰蛋白酶基因与抗药性的关系。方法采用PCR方法,以淡色库蚊抗性品系cDNA文库为模板,扩增出抗药性品系高表达的胰蛋白酶(trypsin)基因编码区。T/A克隆测序鉴定后,亚克隆到昆虫细胞表达载体pIE13,构建重组昆虫细胞表达载体pIE13/try。经酶切和PCR鉴定后,与带有筛选标记的pIE1neo质粒共转染蚊虫细胞C6/36,通过G418选择培养,建立稳定转染细胞。用RTPCR、Westernblotting鉴定胰蛋白酶基因的转录表达。结果酶切和PCR鉴定表明,成功构建昆虫细胞表达载体pIE13/try;证实胰蛋白酶基因已转入C6/36细胞,并建立稳定转染细胞系,成功地表达目的基因。结论稳定转染细胞系的建立和基因表达为进一步研究胰蛋白酶与抗药性的关系提供了良好的实验基础。

蚊抗药性相关糜蛋白酶基因稳定转染细胞系的建立与表达鉴定

目的建立抗药性相关糜蛋白酶基因稳定转染细胞系。方法采用PCR方法,以淡色库蚊抗药性品系cD NA文库为模板,扩增出抗药性品系高表达的糜蛋白酶基因编码区;经T/A克隆测序鉴定后,亚克隆到真核表达载体pIE13,构建重组昆虫细胞表达载体pIE13/chy,经酶切和PCR鉴定后,与带有筛选标记的pIE1neo质粒共转染蚊细胞C6/36,通过G418选择培养,建立转染细胞系;用RT PCR、Westernblotting鉴定糜蛋白酶基因的转录表达。结果成功构建了真核表达载体pIE13/chy,证明糜蛋白酶基因已转入C6/36细胞,建立了稳定转染细胞系,表达产物分子质量单位约30ku,与理论值相符。结论稳定转染细胞系的建立和基因表达为进一步研究糜蛋白酶基因与抗药性的关系奠定了基础。

重组杆状病毒:一种新型哺乳动物细胞基因转移载体

昆虫杆状病毒表达载体系统已广泛应用于表达重组蛋白。近年来研究显示,含有哺乳动物细胞启动子元件的重组杆状病毒可有效地转导多种哺乳动物原代和传代细胞。借助于杆状病毒载体,已成功实现了外源基因在哺乳动物细胞内的瞬时或稳定表达。而在体内,杆状病毒可被血清中的补体成份所灭活,从而抑制了转导效率,但是通过对杆状病毒进行修饰(如伪型杆状病毒),可以抵抗补体的灭活作用,杆状病毒转导机制至今尚未完全弄清。杆状病毒基因转移系统的最大特点是,杆状病毒能在昆虫细胞内大量繁殖,而不能在哺乳动物细胞内复制,因而具有很高的生物安全性;同时,此系统还具有操作简便、插入外源基因容量大等优点,使得杆状病毒作为哺乳动物细胞的基因传递载体,具有广泛的应用前景。

猪轮状病毒VP4、VP7基因PFastbac1重组载体的构建及转染

从患病小猪粪便中提取病毒RNA,用RT-PCR方法扩增出猪轮状病毒(Porcine rotavirus,PRV)的核衣壳蛋白VP4、VP7基因,将目的基因片段克隆到昆虫表达载体PFastbacl;然后将重组载体转化入DH_(10)Bacl感受态细胞中转座重组后,纯化该重组杆状病毒并转染昆虫细胞sf9。结果表明:成功获得了含有目的基因的杆状病毒的阳性重组子,并将重组病毒成功转染sf9细胞。

基于昆虫细胞-杆状病毒表达系统的SARS-CoV-2 S1蛋白的高效表达

目的 设计、构建表达新型冠状病毒(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2) S1蛋白的重组杆状病毒,建立并优化其在昆虫细胞中的生产工艺,为新型冠状病毒肺炎(COVID-19)血清学诊断方法的建立及疫苗开发奠定基础。方法 利用分子克隆技术将S1基因插入pFastBac^(TM)1质粒,获得重组质粒pFastBac-S1,经转座获得重组杆粒rbacmid-S1,转染Sf9细胞后包装获得重组杆状病毒rBV-S1,通过rBV-S1感染High Five^(TM)(Hi5)细胞表达S1蛋白,使用Western blot分析鉴定S1蛋白的表达。在此基础上,建立优化rBV-S1扩增和蛋白表达的工艺,以实现S1蛋白的高效表达。结果 通过特异性引物PCR扩增重组质粒pFastBac-S1与重组杆粒rbacmid-S1,获得大小分别为2 367 bp、4 370 bp的基因片段,表明S1基因成功克隆入pFastBac^(TM)1质粒与bacmid;采用Western blot分析细胞培养上清液,在78 ku处有特异性反应条带,证明在昆虫细胞-杆状病毒表达载体系统(Insect cell-baculovirus expression vector system, IC-BEVS)中成功表达有反应原性的S1蛋白。Sf9细胞以1.5×10^(6)cells/mL接种,MOI=0.01接毒,96 hpi可收获最大病毒滴度为(8.40±0.16)lgTCID_(50)/mL;Hi5细胞以0.8×10^(6)cells/mL接种后培养36 h,以MOI=1接毒,48 hpi可获得最大S1蛋白产量为(4.33±0.09) mg/L。结论 利用IC-BEVS成功表达了S1蛋白,并建立了优化的S1蛋白生产工艺,实现了S1蛋白的高效表达,对COVID-19临床诊断方法的建立及疫苗开发具有重要意义。

利用昆虫细胞杆状病毒表达载体系统研制疫苗的研究进展

灵活、快速和低成本的疫苗开发制造技术可以预防疾病的流行,满足广泛的疫苗接种需要。目前多种疫苗开发平台技术正在涌现,其中昆虫细胞杆状病毒表达载体系统(IC-BEVS)可兼具真核表达系统和原核表达系统的优势,不仅能够大量表达外源蛋白还能对其进行较为完善的翻译后加工修饰。昆虫细胞易于大规模培养,可有效降低生产成本。同时昆虫细胞不能被人类病原体所感染,安全性好。以上这些优点使得IC-BEVS在疫苗研制中被广泛应用。本文就近年来国内外利用IC-BEVS研制疫苗的相关进展做简要综述。

应当引起关注的昆虫细胞中的弹状病毒污染

Sf弹状病毒(Sf-rhabdovirus,Sf-RV)是2014年从雌性草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda,Sf)蛹中分离得到的昆虫细胞系(Sf)中发现的一种弹状病毒,为线性负义单链RNA病毒。在Sf细胞系中发现的新弹状病毒(Sf-RV)使人们对昆虫细胞杆状病毒表达载体系统(Insect cell baculovirus expression vector system,IC-BEVS)生产的生物制剂的安全性表示质疑。本文主要对该病毒基因组构成、组成蛋白功能、感染宿主细胞能力宿主细胞对病毒的影响以及病毒带来的潜在安全性问题等方面进行简要阐述,以增加人们的认识。

基于PAT的PCV2 VLPs生产过程优化与控制研究

昆虫细胞-杆状病毒载体表达系统（baculovirus expression vector system,BEVS）是病毒样颗粒亚单位疫苗（virus like particles,VLPs）的理想生产平台。动物细胞培养过程分析技术（process analytical technology,PAT）研究的重点在于更多地获取与细胞生理状态相关的过程参数,以及实现过程敏感参数的在线表征和过程控制关键时间节点的在线判定,从而指导过程优化和控制。通过昆虫Sf9细胞的分批和补料悬浮培养,发现细胞代谢活性与在线特征频率（fc）之间存在相关性。以fc作为细胞代谢活性的在线指征,在细胞代谢活性下降之前补料,使得Sf9细胞在代谢活性明显增强的基础上,最高活细胞密度提高1.75倍。通过分批培养与补料分批培养过程细胞生理特性参数的相关性分析,发现比电容增长速率（με）与培养体系S-期细胞比例之间存在相关性,με作为细胞增殖活性状态的在线指征参数,可以作为最佳接毒时间的判定依据。此外,研究还发现在线检测参数电容（ε）与最高疫苗产量之间存在相关性,可以作为疫苗最佳收获时间的在线表征参数。以在线fc值作为补料时间指征,以在线με值作为病毒感染时间指征,以在线ε值作为病毒收获时间指征,实现了猪圆环病毒2型（PCV2）VLPs的高效生产。相比于批培养,基于PAT的生产工艺疫苗单位体积产量提高76%,生产周期缩短了24h,为PCV2病毒样颗粒亚单位疫苗大规模生产提供了一种新的高效生产模式。