慢病毒是什么？慢病毒的应用

无论是初入实验室的萌新还是久经沙场的老将，都免不了与慢病毒打交道，可以说，慢病毒作为生物科研界的一款神器，在基础研究中发挥着重要的作用。

但是，即使是如此重要的工具，很多人也用不好，归根结底就是对它的不熟悉。

什么是慢病毒？

慢病毒是逆转录病毒的一种，通过长时间的潜伏它能在宿主体内引起慢性致死性疾病。同时，它的宿主的分布范围非常广，包括人类和其他的哺乳动物。直接说慢病毒大家可能还是有点陌生，那么如果说艾滋病病毒（HIV）呢？没错，HIV也是慢病毒的一种。之所以说艾滋病非常难治疗，其中一个方面就是它能通过感染细胞，将其遗传物质整合到宿主细胞的基因组中，与宿主细胞'融为一体’。因此，也就赋予了慢病毒一种很重要的特征，它能将自己的遗传物质整合到感染细胞的基因组中，使宿主细胞长期制造病毒颗粒。

图1. HIV-1复制的示意图。[2]

慢病毒安全么？

上面提到了慢病毒的来源，大家可能就很惶恐，心想慢病毒那么危险，实验室为什么还要用它？但是啊，我们首先得明确一点，此慢病毒非彼慢病毒。

实验室使用的慢病毒本质上来说是一种载体，虽然也是病毒颗粒，但它是没有自我复制功能的。我们实验室使用的慢病毒是通过人为改造的，野生的慢病毒的遗传物质中包含了病毒颗粒制造所有蛋白的表达基因，因此当病毒遗传物质整合到宿主基因组上时，宿主细胞就能源源不断的生产病毒。而实验室的慢病毒将遗传物质中含有外壳蛋白的所有基因都剔除了，从而保证了外源基因整合到基因组上时不会带有表达病毒外壳所需的元件。同时，从慢病毒载体应用于科学研究开始，至今没有出现过由于慢病毒引起的重大医疗事故，可以看出它的安全性。

慢病毒是如何制作的呢？

目前慢病毒包装系统已经发展到了第三代包装系统，这个包装系统还有4个质粒，也就是1个目的基因载体，3个辅助质粒。

顾名思义，目的基因载体是用来承载我们希望表达的目的基因片段的，而3个辅助质粒的目的是在细胞中短时间内表达出病毒外壳所需要的的蛋白。因此我们在慢病毒包装的过程中，只需要同时将4个质粒转染到293T细胞中即可。

图2. 使用慢病毒生成稳定细胞系的示意图。[1]

慢病毒有什么用呢？

对于这个问题，我们首先理清下慢病毒的特点。

1. 能将外源片段DNA整合到感染的细胞中

2. 整合片段具有随机性

3. 载体容量为4.7kb

从这些特点来看，我们很容易就可以想转基因技术。慢病毒最常见的应用是在细胞系中稳定过表达目的基因。换句话说，由于慢病毒能将大约4.7kb的外源DNA序列整合到基因组中，因此最适合作为转基因的载体。

但是，值得注意的，这里的外源DNA片段并不仅仅是具有表达功能的基因，也可以是任何DNA序列。因此，我们不应该将慢病毒的应用局限于过表达的某个目的基因。通过慢病毒我们也可以将其他表达原件，比如启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等顺式作用元件，整合到细胞基因组中，将有利于构建我们实验目的所需的研究模型。