全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·综述与专论· 2008年第1期
收稿日期:2007-08-27
基金项目:河南科技学院博士启动基金(6002)
作者简介:赵朴(1975-),讲师,硕士;主要从事分子病毒与免疫学研究;E-mail:zhpu2008@163.com
通讯作者:郑玉姝,电子邮箱:yszheng2003@163.com
假型病毒(Pseudotypedvirus)是指包被其它囊
膜病毒糖蛋白的病毒颗粒,但其细胞和组织嗜性由
其包被的糖蛋白决定。研究表明假型病毒是一种新
型的基因转移载体,具有非细胞周期依赖的整合特
性、比原病毒更容易浓缩成高滴度、宿主范围广、可
安全及高效地转染静止细胞等优点,这为解决目前
基因治疗中的关键问题——载体系统,提供了新的
途径,现就假型病毒载体的最新研究进展作以综
述,以供参考。
1 VSV-G假型化病毒载体
由于水泡性口炎病毒糖蛋白 (vesicularstomatitis
virusGP,VSV-G)能与细胞上普遍存在的“受体”相
互作用,因而 VSV-G假型化病毒载体具有广泛的
宿主范围,并且 VSV-G假型化病毒颗粒稳定性较
高,易于通过超速离心浓缩,因此 VSV-G是首先应
用并且目前仍广泛应用于假型化病毒载体的糖蛋
白。VSV-G假型化病毒已成为评价其它假型病毒效
力的有效标准。但是如果组成性表达,VSV-G潜在
的最大缺点是对细胞的毒性。可调四环素启动子的
应用减弱了毒性作用,从而促进了稳定表达 VSV-G
细胞系的产生。体内应用的另一个潜在缺点是
VSV-G假型化病毒可被人血清补体灭活。但这可通
过聚乙二醇修饰 VSV-G假型化病毒解决。VSV-G
假型化 HIV-1载体颗粒的共价修饰不仅降低了载
体灭活比率,而且显著提高了骨髓和脾的转导效
率[1]。
呼吸道上皮的后天基因转移效率还很有限,尤
其是囊性纤维病中囊性纤维化跨膜传导调节因子
(cysticfibrosistransmembraneregulator,CFTR)基因
转移的靶细胞——粘膜下腺细胞。Lim等[2]首先用
VSV-G假型化慢病毒载体在人胎儿培养气管上进
行试验,然后在人胎儿气管移植模型上确认。结果
假型病毒载体研究进展
赵朴 1 徐耀辉 2 郑玉姝 1 刘兴友 1
(1河南科技学院动物科学学院,新乡 453003;2郑州牧业工程高等专科学校动物医药系,郑州 450011)
摘 要: 假型病毒是包被其它囊膜病毒糖蛋白的病毒颗粒。由于假型病毒具有宿主嗜性广、生物安全性高和稳定
性强的优点,所以成为基因治疗中向靶细胞呈递治疗基因的有效工具,引起了广泛关注。假型病毒载体将会给基因治疗
研究带来新的机遇。因此,将就假型病毒载体的最新研究进展作以综述。
关键词: 假型病毒 载体 基因治疗
ProgressinResearchofPseudotypedViralVectors
ZhaoPu1 XuYaohui2 ZhengYushu1 LiuXingyou1
(1DepartmentofAnimalScienceandTechnology,HenanInstituteofScienceandTechnology,Xinxiang453003;
2DepartmentofVeterinaryMedicine,ZhengzhouColegeofAnimalHusbandryEngineering,Zhengzhou450011)
Abstract: Pseudotypedvirusisavirusparticlebearingglycoproteins(GP)derivedfrom otherenvelopedviruses.
Pseudotypedvirusesareefectivevehiclesforthedeliveryoftherapeuticgenesintotargetcelsingenetherapy,dueto
theverybroadtropism,superiorbiosafetyandstabilityoftheresultingpseudotypes.Pseudotypedviralvectorswilprovide
novelopportunitiesforthestudyofgenetherapy.Therefore,thelatestprogresintheresearchofpseudotypedviral
vectorsarereviewedinthepaper.
Keywords: PseudotypedvirusVector Genetherapy
生物技术通报Biotechnology Buletin 2008年第1期
表明 VSV-G假型化慢病毒载体投药后在人胎儿气
管移植物上获得了极好的基因转移,可能是由于在
发育过程中更易于接近靶标前体细胞,这表明了对
先天性气管疾病如囊性纤维病胎儿基因治疗的可
能性。
近来,Kaneko等[3]用呈递 HIV-1U5基因特异
性核酶的 VSV-G假型化杆状病毒载体转染 HeLa
CD4(+)细胞显著抑制了 HIV-1基因在该细胞系的
表达。与缺乏 VSV-G的杆状病毒载体转导的核酶
相比,VSV-G假型化杆状病毒载体转导的核酶能有
效抑制 HIV-1复制。这些结果表明了 VSV-G假型
化杆状病毒载体的有效性。
2 杆状病毒 GP64假型化病毒载体
GP64是杆状病毒主要糖蛋白,因其假型化慢
病毒 载 体 的 优 良 性 能 引 起 大 家 的 广 泛 兴 趣 。
Schauber等[4]证明通过门静脉注射,GP64假型化病
毒载体在鼠体内能被有效呈递,并且鼠细胞的转导
和转基因表达的效率可与 VSV-G假型化病毒载体
相比。更值得关注的是,GP64表达对宿主细胞没有
毒性。因此,高水平组成性表达 GP64的永久细胞
系能多次传代,适用于临床和商品化所需要高滴度
病毒的大规模生产[5]。杆状病毒 GP64假型化慢病
毒载体虽然可被人补体灭活,但是通过补体调节蛋
白的整合可产生人补体抗性假型化 HIV-1病毒载
体——衰 变 加 速 因 子 (decayacceleratingfactor,
DAF)/CD55掺入假型 HIV-1病毒粒子或 GP64-DAF
融合蛋白假型化 HIV-1均能稳定包被 GP64的假
型病毒载体,从而对人或非人灵长类血清灭活产生
抗性[6]。
最近,Patrick等[7]研究表明三种杆状病毒的GP64
假型化猫免疫缺陷病毒 (felineimmunodeficiency
virus,FIV),病毒滴度可达到 107～109转导单位数
(transducingunits,TU)/ml。值得注意的是,苜蓿丫
纹夜蛾核多角体病毒 (Autographacalifornicamulti-
capsidnucleopolyhedrovirus,AcMNPV)的 GP64产生
了高滴度的假型化 FIV(~109TU/ml),并能转导原
代培养的极化人气管上皮细胞。利用萤火素酶报告
基因和生物发光成像技术,证明了 AcMNPVGP64
假型化 FIV(AcGP64-FIV)转移基因在鼠鼻内的持
久表达。生物发光分析表明鼻上皮细胞内转基因持
续表达大约 1年而没有显著降低。根据 LacZ报告
基因组织学分析,嗅觉和呼吸道上皮细胞被转染。
这些数据表明在不使用破坏细胞紧密连接完整性
药物的情况下,AcGP64-FIV能有效转导鼻上皮细
胞并持久表达转基因。
3 LCMV糖蛋白假型化病毒载体
淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(lymphocytic
choriomeningitisvirus,LCMV)是非细胞病变沙粒病
毒,能广泛感染不同类型细胞。Beyer等[8]研究表明
LCMV-GP假型化病毒载体瞬时转染,产生的病毒
滴度与 VSV-G假型化病毒滴度相似,并且与 VSV-
G相比,LCMV-GP没有细胞毒性,易于建立组成性
表达 LCMV-GP的包装细胞系,而且 LCMV-GP假型
化载体能有效转染基因治疗相关的不同种类和组
织衍生的许多细胞系。因此,高稳定性、低毒性和广
泛的宿主范围使得 LCMV-GP假型化病毒载体成为
引人关注的基因转移工具。
胰岛素分泌细胞的缺失导致胰岛素依赖性糖
尿病。由于糖尿病是个重要的公共卫生问题,预防
胰岛细胞破坏的基因操作对临床应用和理解胰岛
细胞生物学都很重要。Kobinger等[9]评价了多种病
毒 GP假型化 HIV-1慢病毒载体体外靶向人胰岛
的能力,以改善转导效率并使毒性最小化。其中
LCMV-WEGP假型化载体转导胰岛素分泌 β细胞
的效率最高,VSV-G次之。而且,LCMV-WE假型化
载体转染胰岛相关的毒性低于转导胰岛 VSV-G假
型化载体。
恶性胶质瘤是最常见的原发性脑瘤。近来,开
发针对恶性胶质瘤的基因治疗策略越来越受关注。
Miletic等[10]评价了 LCMV-WEGP和 VSV-G假型化
HIV-1载体在体外和体内对恶性胶质瘤细胞及正
常脑细胞的转导效率。在体外,LCMV-WEGP假型
化病毒几乎专一地转导星形胶质细胞,而 VSV-G
假型化病毒可转导神经元和星形胶质细胞。在大脑
内携带鼠 9L神经胶质肉瘤细胞移植物的神经胶质
肿瘤模型鼠体内,LCMV-WEGP假型化病毒能有效
转导实体神经胶质肉瘤,并特异性转导浸润性瘤细
胞。相反,VSV-G假型慢病毒载体仅转导实体瘤内
的少数肿瘤细胞和肿瘤周围的多数神经元。这些结
果表明了 LCMV-WEGP假型化 HIV-1载体用于治
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疗恶性胶质瘤的潜在价值。
近来报道,将表达 β-半乳糖苷酶(galactosidae,
gal)的 LCMV-WEGP假型化 FIV载体(FIV/LCMV-
WE)注射入鼠脑纹状体,结果表明 β-gal表达细胞
包括纹状体和室下区 (subventricularzone,SVZ)内
的星形胶质细胞、沿吻侧迁移流 (rostralmigratory
stream,RMS)神经母细胞和嗅球内的神经元。这种
模式提示位于 SVZ神经干细胞/前体细胞的转导,
并不断产生嗅球神经元。因此,FIV/LCMV-WE可能
靶向体内神经干细胞/前体细胞。这些结果证明使
用特异性假型病毒可以达到中枢神经系统内的靶
向转导。这表明 FIV/LCMV-WE是体内转导神经干
细胞/前体细胞的有效工具,并且可能是治疗神经
性疾病的有价值的基因转移载体[11]。
4 甲病毒糖蛋白假型化病毒载体
α病毒表现出广泛的细胞嗜性包括基因治疗
的重要靶标如抗原递呈细胞、神经元和肌细胞,用
其糖蛋白假型化的 HIV-1载体能拓宽转染人和动
物模型的组织范围。Kang等[12]首先研究了 α病毒
糖蛋白假型化 FIV慢病毒,将罗斯河病毒(rossriv-
ervirus,RRV)糖蛋白有效整合入 FIV病毒粒子,制
备了假型化 FIV载体,浓缩后滴度可达 1.5×108
TU/ml。全身投药后,RRV假型化 FIV(RRV/FIV)载
体主要转导受体鼠的肝。在肝中的转导效率,RRV/
FIV大约比 VSV-G假型化病毒效率高 20倍。而且,
与 VSV-G相比,RRV糖蛋白产生的细胞毒性较小。
注射脑后,RRV/FIV优先转导神经胶质细胞 (星形
胶质细胞和少突胶质细胞),与 VSV-G主要靶向神
经元不同,RRV假型化病毒载体转导脑细胞中神
经元占的比例小于 10%。这些数据表明 RRV/FIV
载体对肝细胞和神经胶质细胞的转导的特异性。
近来,Strang等[13]建立了产生 RRV和塞姆利基
森林病毒(semlikiforestvirus,SFV)糖蛋白 E2E1假
型化 HIV-1慢病毒载体的稳定包装细胞系。尤其是
RRVE2E1克隆能稳定产生高滴度假型化病毒至少
达 5个月,并且 RRV假型化病毒表现出的许多特
点也是非常诱人的,包括对人新鲜血清中不耐热补
体灭活的抗性和在 37°C的热稳定性,而且通过一
步超速离心浓缩假型化 HIV-1,就能获得 6×107感
染单位(infectiousunit,IU)/ml的病毒滴度。
最近,Jakobsson等[14]将表达绿色荧光蛋白的RRV
糖蛋白假型化慢病毒载体(RRV-LV)注入小鼠脑的
不同部位,结果发现神经元和神经胶质细胞被有效
转导。通过使用神经元-特性烯醇化酶和神经胶质
酸性蛋白 2个细胞特异性启动子,证明了细胞特异
性转基因在所预期的细胞中得到表达。而且,RRV
糖蛋白假型化慢病毒载体在体外也能转导人神经
前体细胞,表明人神经细胞上存在 RRV糖蛋白的
受体。这些结果表明 RRV糖蛋白假型化慢病毒载
体用于一些神经性疾病基因治疗的潜力。
5 结语
自 1990年美国国立卫生研究院的 Blease等成
功地进行了世界上首例临床基因治疗,即腺苷脱氨
酶缺乏症 (adenosinedeaminasedeficiency,ADA)的
人体基因治疗以来,基因治疗作为一种新的疾病治
疗手段取得了重大研究进展,然而在解决人类疾病
方面,其效率仍然很低,这在很大程度上与目的基
因导入靶细胞并使之表达的载体有关,假型化病毒
载体因其独特的性质——可通过表面糖蛋白改变
宿主范围、性质稳定易于浓缩、安全并可高效转染
静止细胞等——无疑给基因治疗注入了新的活力。
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