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体内基因转染—我与小动物的相爱相杀

作者：汉恒生物科技（上海）有限公司 2018-09-03T11:45 (访问量:5243)

说起生物医药科研界的让人撕心裂肺的实验，动物实验肯定是其中一大块。裸鼠成瘤，各种疾病造（zuo）模（nie），让我们饱尝与鼠小弟的相爱相杀。



既然有牺牲，还得有价值。如何让鼠小弟们的牺牲换来高逼格的实验数据？自然少不了时下最火爆的动物体内基因转染技术。
所谓基因转染，通俗一点说，主要指基因上调或下调（即Gain of function OR loss of function）。动物体内基因的上下调，其实现方法主要包括：基因工程小鼠及病毒载体介导动物体内基因转染。

基因工程小鼠
最经典传统的动物体内基因干预，当属基因工程小鼠了。基因工程小鼠包括转基因小鼠，（TG mouse，transgenetic mouse），敲除小鼠（KO mouse，Konckout mouse），敲入小鼠(KI mouse,Knockin mouse）。在引入Cre-loxP系统后，又发展了组织特异性TG和KO小鼠。
基因工程小鼠对生物医药研究与研发发挥了巨大的作用，但也存在不少的限制因素：

  1. 从受精卵开始的基因干预，经过发育的长时间复杂代偿，所表现出来的功能表型和实际的基因功能表型可能存在巨大的偏差。（2015年nature杂志发表了Didier Stainier研究小组发现受精卵敲除egfl7基因和成年后用RNA干扰阻断egf17的表达，模式生物所得到的表型完全不一样。）
  2. 基因工程小鼠周期长，成本相对高。是否还记得，在动物房里伺候老鼠的那些日子，一把屎一把尿拉扯它长大，给它找对象，还得帮它养孩子……



病毒载体介导的动物体内基因转染
目前最主流的病毒载体工具有三种：腺病毒（adenovirus），慢病毒（lentivirus），腺相关病毒（AAV，adenovirus associated virus）。相比较基因工程小鼠的局限性，病毒载体工具有如下优势：
1）对成年的动物直接进行急性的基因干预，避免了发育代偿的问题;
2）病毒载体相对与基因工程小鼠来说，周期、成本要小得多；
3）病毒载体介导的基因干预可以在动物造模后进行，作为一个基因治疗干预手段，与临床更加接近，而不仅仅是完成基因功能研究。
动物活体基因转导工具比较：

　 慢病毒 腺病毒 腺相关病毒（AAV）
特点 整合基因组，稳定表达，被广泛应用于建立稳赚细胞系 可插入片段大；瞬时表达能力强，体内注射72小时即开始强烈表达 安全性极高；免疫原性低，长效表达（稳定表达3-6个月）；病毒颗粒小，感染均一性强；注射方式多样；是体内基因转导最优方式
体内应用局限 滴度底，应用于动物活体（in vivo）水平劣势明显；随机插入基因组，有致瘤风险 免疫原性高，可能引发强烈的免疫反应，导致动物死亡或者腺病毒被免疫；表达周期短，大约2周时间；注射方式多为原位定点，操作复杂 表达到高峰所需的时间长


在体感染小鼠海马组织对比：


所以，AAV是优秀安全的动物体内基因转染工具，并且AAV有多种血清型，每种血清型的靶器官亲和性各不相同，这一点决定了AAV与其他病毒载体相比，是更有器官选择性的载体，并且注射方式多样，详见下表：

注射部位 汉恒推荐
的血清型		 注射方式 动物 注射体积（ μl） 备注
心脏 AAV9，汉恒AAV-heart 原位多点注射（局部） 大鼠 10-15/点，5 个点 心肌主要有系统性给药、
原位给药和冠脉给药法，最常用的是前两种，冠脉法技术难度大，较少用。
**如需提高心肌特异性，您可配合使用心肌特异性启动子。汉恒生物AAV-heart是对AAV9进行了升级改造，只需尾静脉注射即可，特异高效。
小鼠 10-15/点，3-5 个点
尾静脉注射（系统性） 大鼠 250（200g 体重）
小鼠 100
肝脏 AAV8 尾静脉注射 大鼠 200（200g 体重） 大多数病毒都有嗜肝性，因此肝脏也是所有脏器中最好感染的。肝脏也可以用门静脉注射，感染效果更好。
但门静脉注射需行动物手术，技术复杂且易造成创伤。
**如需提高肝脏特异性，您可配合使用汉恒筛选的肝脏特异性启动子。
AAV9 小鼠 100
全脑 AAV-BBB 尾静脉注射 大鼠 250-300 特殊血清型，可跨血脑屏障，感染全脑。
但经过汉恒验证，目前该血清型只适合大小鼠，在猴子上不成功。
**如需提高神经细胞特异性，您可配合使用汉恒筛选的神经特异性启动。汉恒AAV-BBB2.0升级版，效率更高，尾静脉注射轻松感染全脑。
小鼠 100
大脑（局部） AAV9,AAV2,AAV5 立体定位注射 大鼠 1-5 经汉恒验证，AAV9型感染扩散范围广，
AAV2次之，AAV5扩散范围最小最集中
**如需提高神经细胞特异性，您可配合使用汉恒筛选的神经特异性启动子，如pSyn，pCamKII，pGFAP等。
小鼠 0.2-2
脊髓 AAV5,AAV1,AAV9 鞘内注射 大鼠 5-10 针头要足够细，找准椎骨之间空隙入针，避免损伤神经。
注射一定要缓慢，且控制好注射体积。
小鼠
脂肪 汉恒脂肪特异性血清型 腹内脂肪-腹腔注射 大鼠
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