病毒载体概述ppt课件
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gag pol env
LTR
LTR
图1 反转录病毒包装系统示意图
双因素生产系统 (two-component system)
Ad Shuttle
E1a,b
E1a,b
293 cell
293 cell
JM17
图2 腺病毒包装系统示意图
多因素生产系统 (multi-component system)
病毒载体概述
病毒载体概述（1） 要求：1、携带外源基因并能包装成感染性病毒颗粒
2、介导外源基因转移和表达 3、对机体不致病
容量：自身基因组大小的105%~110%
类型：1、重组型病毒载体
可复制型 复制缺陷型
2、无病毒基因的病毒载体
复制缺陷型
组成：1、病毒复制和包装元件
2、病毒基因 3、插入的外源基因或元件 4、病毒外壳/外膜
常用的病毒载体的特点：
病毒载体 反转录病毒载体 单 链 RNA 病 毒 8~10kb 腺病毒载体 双 链 DNA 病 毒 36kb 生物学特性 可 整 表 有 可 不 外 表 免 可 整 无 可 在 网 具 递 可 容 可 感染分裂细胞； 合到染色体中； 达时间较长； 致癌的危险； 感染分裂和非分裂细胞； 整合到染色体中； 源基因表达水平高； 达时间较短； 疫原性强； 感染分裂和非分裂细胞； 合到染色体中； 致病性；免疫原性弱； 长期表达外源基因； 骨 骼 肌 、 心 肌 、 肝 脏 、 视 膜等组织中表达较高； 有 嗜 神 经 性 ； 可 逆 轴 突 传 ； 潜伏感染； 量大； 感染分裂和非分裂细胞； 适用范围 E x v iv o 基 因 治 疗 ； 肿瘤基因治疗。
转录靶向性（特异性）
组 织 特 异 性 启 动 子
肿 瘤 选 择 性 启 动 子
细 胞 周 期 调 控 启 动 子
肿 瘤 血 管 内 皮 导 向 启 动 子
双 特 异 性 启 动 子
病 毒 增 殖 的 特 异 性 转 录 调 控
可调控表达的病毒载体
细胞的调控元件 病毒的调控元件 人工合成的调控元件
LTR
gene
LTR
腺病毒载体：
ITR
gene pA
ITR
单纯疱疹病毒载体：
gene gene gene gene gene
pac
ori
无辅助病毒包装系统
Helper plasmid:
E2a E4orf6 VA
adenovirus
E1a,b
aav vector plasmid
ITR
293细胞
ITR
proviral cell
图4 双因素系统生产重组AAV病毒示意图
无病毒基因的病毒载体
被包装的DNA/RNA中不含任何病毒编码基因，只保留其复制和 包装所必需的顺式作用元件。获得的重组病毒颗粒具有野生型病 毒的外壳/外膜和感染性，但不表达病毒蛋白。
腺伴随病毒载体：
ITR
gene pA
ITR
反转录病毒载体：
Helper virus
rep cap Helper plasmid
host cell
Vector plasmid
图3 腺病毒伴随病毒包装系统示意图
多因素系统
双因素系统
Helper virus +helper plasmid
Host cell +vector DNA
rep cap
Recombinant helper virus (rHSV-repcap)
HRE
MDR1
tetOp
tTA
tetOp
gene
合成的转录因子
ESTRADIOL
GAL4
ER
RU486
VP16
RXR
EcR
VP16
muristerone VP16
GAL4
PR
ZFHD-1 FKB12
FRAP P65
Diphenol indene
rapamycin
GAL4
ER
p65
自 我 扩 增 型 载 体 （ s e l f - a m p l i f y i n g v e c t o r ）：
细胞特异性转录 细胞启动子 病毒启动子
albumin Tyrosinase or TRP-1 PSA MVM P4 B19 promoter HBV
四环素调控
P1
tTA
tetOp
gene
MBP
MCK GFAP NSE KDR/flt-1 AFP CEA erbB2
JCV
EBV
P1
tTA
tetOp
gene
gene
图5 重组AAV无辅毒包装系统
ITR
gene
ITR
cre
293-cre
Adenovirus with packaging signal flanked by loxP 图6 mini-adnovirus无辅毒包装系统
靶向性病毒载体
转导靶向性
改造病毒外壳/外膜
连接靶向性结合分子
cell
Modified adenovirus
Baidu Nhomakorabea
H SV 病 毒 载 体 双 链 DNA 病 毒 152kb
病毒载体研究方向
1、病毒包装系统
2、无病毒基因的病毒载体
3、靶向性病毒载体 4、可调控表达的病毒载体 5、嵌合型病毒载体 6、自我扩增型病毒载体
7、条件增殖型病毒载体
8、新病毒载体
病毒载体包装系统 组成：1、宿主细胞
2、辅助元件（辅助质粒、辅助病毒） 3、被包装的DNA/RNA 包含顺式作用元件 单因素生产系统（one-component system)
I n v iv o 基 因 治 疗 ； 肿瘤基因治疗； 疫苗。
A AV 病 毒 载 体 单 链 DNA 病 毒 ~5kb
I n v iv o 基 因 治 疗； E x v iv o 基 因 治 疗 ； 遗传病基因治疗； 获 得 性 慢 性 疾 病 的 基因治疗。 神 经 系 统 疾 病 的 基 因治疗； 肿瘤的基因治疗。
这 类 载 体 是 以 正 链 R N A 病 毒 S in d b is 病 毒 和 S e m lik i F o r e s t 病 毒 为 基 础 的 。 用 目 的 基 因 代 替 病 毒 的 外 壳 蛋 白 编 码 序 列 ， 导 入 靶 细 胞 中 ， 病 毒 的 复 制 蛋 白 大 量 复 制 重 组 的 基 因 组 ， m R N A 水 平 的 大 量 增 加 导 致 高 水 平 的 转 导 基 因 表 达 。 自 我 扩 增 型 载 体 的 表 现 形 式 可 以 是 R N A ， D N A 和 重 组 病 毒 。
用途：基因转移和表达
1、基因治疗 2、疫苗 3、器官移植 4、组织工程 5、转基因动物 6、基因功能研究
病毒载体概述（2） 优点：1、利用病毒天然的感染性进入细胞，转导效率高；
2、复杂的装配过程由细胞完成； 3、不同的病毒载体具有不同的表达特点。
存在的问题：1、安全性
2、靶向性 3、有效性
细胞毒性 染色体毒性 免疫毒性 转导靶向性 转录靶向性 转导效率 靶向性 基因表达水平和持续时间 表达的可调控性
LTR
LTR
图1 反转录病毒包装系统示意图
双因素生产系统 (two-component system)
Ad Shuttle
E1a,b
E1a,b
293 cell
293 cell
JM17
图2 腺病毒包装系统示意图
多因素生产系统 (multi-component system)
病毒载体概述
病毒载体概述（1） 要求：1、携带外源基因并能包装成感染性病毒颗粒
2、介导外源基因转移和表达 3、对机体不致病
容量：自身基因组大小的105%~110%
类型：1、重组型病毒载体
可复制型 复制缺陷型
2、无病毒基因的病毒载体
复制缺陷型
组成：1、病毒复制和包装元件
2、病毒基因 3、插入的外源基因或元件 4、病毒外壳/外膜
常用的病毒载体的特点：
病毒载体 反转录病毒载体 单 链 RNA 病 毒 8~10kb 腺病毒载体 双 链 DNA 病 毒 36kb 生物学特性 可 整 表 有 可 不 外 表 免 可 整 无 可 在 网 具 递 可 容 可 感染分裂细胞； 合到染色体中； 达时间较长； 致癌的危险； 感染分裂和非分裂细胞； 整合到染色体中； 源基因表达水平高； 达时间较短； 疫原性强； 感染分裂和非分裂细胞； 合到染色体中； 致病性；免疫原性弱； 长期表达外源基因； 骨 骼 肌 、 心 肌 、 肝 脏 、 视 膜等组织中表达较高； 有 嗜 神 经 性 ； 可 逆 轴 突 传 ； 潜伏感染； 量大； 感染分裂和非分裂细胞； 适用范围 E x v iv o 基 因 治 疗 ； 肿瘤基因治疗。
转录靶向性（特异性）
组 织 特 异 性 启 动 子
肿 瘤 选 择 性 启 动 子
细 胞 周 期 调 控 启 动 子
肿 瘤 血 管 内 皮 导 向 启 动 子
双 特 异 性 启 动 子
病 毒 增 殖 的 特 异 性 转 录 调 控
可调控表达的病毒载体
细胞的调控元件 病毒的调控元件 人工合成的调控元件
LTR
gene
LTR
腺病毒载体：
ITR
gene pA
ITR
单纯疱疹病毒载体：
gene gene gene gene gene
pac
ori
无辅助病毒包装系统
Helper plasmid:
E2a E4orf6 VA
adenovirus
E1a,b
aav vector plasmid
ITR
293细胞
ITR
proviral cell
图4 双因素系统生产重组AAV病毒示意图
无病毒基因的病毒载体
被包装的DNA/RNA中不含任何病毒编码基因，只保留其复制和 包装所必需的顺式作用元件。获得的重组病毒颗粒具有野生型病 毒的外壳/外膜和感染性，但不表达病毒蛋白。
腺伴随病毒载体：
ITR
gene pA
ITR
反转录病毒载体：
Helper virus
rep cap Helper plasmid
host cell
Vector plasmid
图3 腺病毒伴随病毒包装系统示意图
多因素系统
双因素系统
Helper virus +helper plasmid
Host cell +vector DNA
rep cap
Recombinant helper virus (rHSV-repcap)
HRE
MDR1
tetOp
tTA
tetOp
gene
合成的转录因子
ESTRADIOL
GAL4
ER
RU486
VP16
RXR
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VP16
muristerone VP16
GAL4
PR
ZFHD-1 FKB12
FRAP P65
Diphenol indene
rapamycin
GAL4
ER
p65
自 我 扩 增 型 载 体 （ s e l f - a m p l i f y i n g v e c t o r ）：
细胞特异性转录 细胞启动子 病毒启动子
albumin Tyrosinase or TRP-1 PSA MVM P4 B19 promoter HBV
四环素调控
P1
tTA
tetOp
gene
MBP
MCK GFAP NSE KDR/flt-1 AFP CEA erbB2
JCV
EBV
P1
tTA
tetOp
gene
gene
图5 重组AAV无辅毒包装系统
ITR
gene
ITR
cre
293-cre
Adenovirus with packaging signal flanked by loxP 图6 mini-adnovirus无辅毒包装系统
靶向性病毒载体
转导靶向性
改造病毒外壳/外膜
连接靶向性结合分子
cell
Modified adenovirus
Baidu Nhomakorabea
H SV 病 毒 载 体 双 链 DNA 病 毒 152kb
病毒载体研究方向
1、病毒包装系统
2、无病毒基因的病毒载体
3、靶向性病毒载体 4、可调控表达的病毒载体 5、嵌合型病毒载体 6、自我扩增型病毒载体
7、条件增殖型病毒载体
8、新病毒载体
病毒载体包装系统 组成：1、宿主细胞
2、辅助元件（辅助质粒、辅助病毒） 3、被包装的DNA/RNA 包含顺式作用元件 单因素生产系统（one-component system)
I n v iv o 基 因 治 疗 ； 肿瘤基因治疗； 疫苗。
A AV 病 毒 载 体 单 链 DNA 病 毒 ~5kb
I n v iv o 基 因 治 疗； E x v iv o 基 因 治 疗 ； 遗传病基因治疗； 获 得 性 慢 性 疾 病 的 基因治疗。 神 经 系 统 疾 病 的 基 因治疗； 肿瘤的基因治疗。
这 类 载 体 是 以 正 链 R N A 病 毒 S in d b is 病 毒 和 S e m lik i F o r e s t 病 毒 为 基 础 的 。 用 目 的 基 因 代 替 病 毒 的 外 壳 蛋 白 编 码 序 列 ， 导 入 靶 细 胞 中 ， 病 毒 的 复 制 蛋 白 大 量 复 制 重 组 的 基 因 组 ， m R N A 水 平 的 大 量 增 加 导 致 高 水 平 的 转 导 基 因 表 达 。 自 我 扩 增 型 载 体 的 表 现 形 式 可 以 是 R N A ， D N A 和 重 组 病 毒 。
用途：基因转移和表达
1、基因治疗 2、疫苗 3、器官移植 4、组织工程 5、转基因动物 6、基因功能研究
病毒载体概述（2） 优点：1、利用病毒天然的感染性进入细胞，转导效率高；
2、复杂的装配过程由细胞完成； 3、不同的病毒载体具有不同的表达特点。
存在的问题：1、安全性
2、靶向性 3、有效性
细胞毒性 染色体毒性 免疫毒性 转导靶向性 转录靶向性 转导效率 靶向性 基因表达水平和持续时间 表达的可调控性