CN114410684A - 用于aav病毒包装的包装质粒载体、其构建方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包装质粒载体、其制备方法和应用，所述的包装质粒载体含有SV40复制起始位点(SV40origin of replication，SV40ori)序列，上述包装质粒载体可显著增强真核表达效果，提高包装病毒滴度，有助于增加rAAV载体的治疗价值。

Description

用于AAV病毒包装的包装质粒载体、其构建方法和应用

技术领域

本发明涉及基因与细胞治疗药物载体技术领域，具体涉及用于腺相关病毒(AAV)包装的可提高病毒滴度的包装质粒载体、其制备方法和应用。

背景技术

腺相关病毒(Adeno-associated virus,AAV)是一种单链DNA、无包膜、二十面体的病毒，属于依赖细小病毒属。AAV对人无致病性，它们最初被发现是腺病毒制剂的污染物，需要与腺病毒或疱疹病毒共感染才能有效复制。AAV血清型或变种的不断发现使AAV载体具有了更广阔的应用范围。在各种AAV载体中，8型腺相关病毒(AAV8)因在肝脏等组织显示了高效稳定的基因转染而受到极大关注。目前，重组AAV8(RecombinantAAV8，rAAV8)已经广泛应用于遗传性疾病、肿瘤、自身免疫性疾病和抗病毒的基因治疗研究。AAV8病毒的包装目前最常用的是AAV无辅助病毒系统(AAV Helper-Free System)，可以在无辅助病毒的条件下生产重组腺相关病毒，这种系统为AAV生产细胞与三个质粒的共转染，三个质粒分别为带有AAV ITR的载有目的基因的穿梭质粒、带有Rep-Cap的表达血清型8的包装质粒、提供从腺病毒分离的辅助基因(如E2A、E4等)的辅助质粒。AAV包装的基因组删除了全部AAV蛋白编码序列基因，添加了治疗性基因表达盒，基因组的两端序列是ITR为反向重复序列，为AAV包装所必需，在载体生产过程中指导基因组复制，这使得rAAV的包装能力最大化，rAAV基因组整合到人细胞中的几率大大减少，有助于在体内递送时的低免疫原性和细胞毒性。一些人类疾病的基因治疗方法正在利用重组AAV(rAAV)载体开发生物制剂。

然而该病毒载体的商业化生产过程非常困难，难以获得较高的病毒载体生产效率，极大地提高了该病毒载体的生产成本。通过改造重组质粒结构，提高病毒包装滴度，对于增强其应用至关重要。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明利用SV40 ori作为强启动元件，提供一种可提高病毒包装滴度的AAV包装质粒载体、其构建方法和应用。具体的：

本发明第一方面，提供一种包装质粒载体，所述的包装质粒载体含有SV40复制起始位点(SV40 origin of replication，SV40 ori)序列。

优选的，所述SV40 ori序列与SEQ ID NO：1第1-136位所示序列具有至少90％的同一性，例如，至少具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％的同一性，更为优选的，所述SV40 ori序列如SEQ ID NO：1第1-136位所示。

优选的，所述包装质粒载体还包括筛选用的抗性基因，例如：新霉素磷酸转移酶基因(npt)、卡那霉素抗性基因(nptII)、硫酸卡那霉素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因，氯霉 素抗性基因、四环素抗性基因等等。进一步优选的，所述抗性基因为硫酸卡那霉素抗性基因。

更优选的，所述硫酸卡那霉素抗性基因与SEQ ID NO：1第950-1744位所示序列具有至少90％的同一性，例如，至少具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％的同一性，进一步优选的，所述硫酸卡那霉素抗性基因序列如SEQ IDNO：1第950-1744位所示。

在一个具体的实施方式中，所述包含硫酸卡那霉素抗性基因和SV40 ori序列的核苷酸序列与SEQ ID NO：1所示序列具有至少90％的同一性，例如，至少具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％的同一性，更为优选的，所述硫酸卡那霉素抗性基因和SV40 ori序列如SEQ ID NO：1所示。

优选的，所述包装质粒载体还包括AAV编码复制蛋白和病毒衣壳蛋白的rep和cap基因。

本发明第二方面，提供一种包装质粒载体的构建方法，所述构建方法包括：将SV40ori插入到包装质粒中。

优选的，所述SV40 ori序列与SEQ ID NO：1第1-136位所示序列具有至少90％的同一性，例如，至少具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％的同一性，更为优选的，所述SV40 ori序列如SEQ ID NO：1第1-136位所示。

优选的，所述构建方法包括(1)、从包装质粒中扩增Rep和Cap基因，酶切获得Rep和Cap基因片段；(2)、从骨架质粒中扩增SV40 ori序列片段，酶切获得SV40 ori序列片段；(3)连接转化，将步骤(1)和(2)获得的片段，DNA连接酶连接，转化感受态宿主细胞，构建获得包含SV40 ori序列的包装质粒载体。

更优选的，所述构建方法步骤(1)中的扩增引物序列如SEQ ID NO：2和SEQ ID NO：3所示。

更优选的，所述构建方法步骤(2)中的扩增引物序列如SEQ ID NO：4和SEQ ID NO：5所示。

更优选的，所述构建方法步骤(2)中获得包含硫酸卡那霉素抗性基因和SV40 ori序列的片段，所述步骤(3)中利用硫酸卡那霉素筛选。

进一步优选的，所述硫酸卡那霉素抗性基因与SEQ ID NO：1第950-1744位所示序列具有至少90％的同一性，例如，至少具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％的同一性，更为优选的，所述硫酸卡那霉素抗性基因序列如SEQID NO：1第950-1744位所示。

在一个具体的实施方式中，所述包含硫酸卡那霉素抗性基因和SV40 ori序列的核苷酸序列与SEQ ID NO：1所示序列具有至少90％的同一性，例如，至少具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％的同一性，更为优选的，所述包含硫酸卡那霉素抗性基因和SV40 ori序列的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。

本发明第三方面，提供一种上述包装质粒载体在重组腺相关病毒包装中的用途。

本发明第四方面，提供一种重组腺相关病毒，所述重组腺相关病毒包括上述包装质粒载体。

优选的，所述重组腺相关病毒为任意血清型重组腺相关病毒，例如AAV1、AAV2、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9等等。进一步优选的，所述重组腺相关病毒为重组腺相关病毒血清8型(AAV8)。

本发明第五方面，提供一种重组腺相关病毒的制备方法，所述制备方法包括：将上述包装质粒载体、穿梭质粒和辅助质粒共转染到宿主细胞。

优选的，所述穿梭质粒包括报告基因，更优选的，所述报告基因选自CAT、hGH、SEAP、RFP、GFP或eGFP、β-Gal或萤火虫荧光素酶基因。

优选的，所述辅助质粒包括E4、E2A、VA基因。

优选的，所述宿主细胞包括任意的表达SV40病毒T抗原的细胞；例如：大肠杆菌、酵母菌、HEK293、HEK293T等等。

本发明第六方面，提供一种上述包装质粒载体或重组腺相关病毒在表达外源基因中的用途。

本发明第七方面，提供一种表达外源基因的方法，所述方法包括：利用上述任意包装质粒载体或者上述任意重组腺相关病毒表达外源基因。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的包装质粒载体可用于重组腺相关病毒(AAV)，尤其是AAV8血清型的AAV病毒包装。

2、本发明所述的包装质粒载体SV40 ori序列，可显著增强真核表达效果，提高包装病毒滴度，有助于增加rAAV载体的治疗价值。

3、血清8型特异性包装质粒，携带了AAV编码复制蛋白和病毒衣壳蛋白的rep和cap基因。经过腺病毒E1A基因的转染宿主细胞，能够表达SV40大T抗原。包装载体中添加SV40ori，可以在表达SV40病毒T抗原的细胞系中复制，从而提高外源基因的表达水平。

附图说明

图1为骨架质粒图谱。

图2为RC8质粒载体图谱。

图3为YM-RC8质粒载体图谱。

图4为YM-RC8质粒酶切片段。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1 YM-RC8质粒的构建

构建思路为：设计特异性PCR引物，将现有的模板质粒RC8(结构如图2所示)中包含起功能作用的Rep和Cap基因和骨架质粒(结构如图1所示)中包含硫酸卡那霉素抗性基因和SV40 ori序列片段(序列如SEQ ID NO：1)分别扩增出来，通过限制性内切酶酶切后，连接得到YM-RC8质粒(结构示意图如图3所示)。

具体步骤如下：

(1)PCR：设计扩增DNA片段所需的特异性引物扩增模板质粒(来源于山东维真生物科技有限公司)，具体见表1。

表1：PCR引物序列

PCR体系见表2：

表2:PCR体系

试剂	体积/μl
		Template(plasmid)	1
Primer-F(10μM)	1
		Primer-R(10μM)	1
Phusion	0.2
		5×GC buffer	4
dNTP(10μM)	0.4
		Betaine solution	4.4
H<sub>2</sub>O	8
		Total	20

PCR程序：98℃，3min；98℃，20s；64℃，30s；72℃，3min；98℃，20s；62℃，30s；72℃，3min；(98℃，20s；60℃，30s，72℃，3min)*30times，72℃，5min；

(2)酶切

将上述PCR产物经琼脂糖凝胶电泳后，利用PCR纯化回收试剂盒回收目的条带，进行酶切，PCR产物酶切体系见表3：

表3：PCR产物酶切体系

试剂	体积/μl
		RC8片段(0.1μg/μl)	8
10×Buffer	5
		Bsp1407I	1.25
MssI	1.25
		H<sub>2</sub>O	34.5
Total	50

(3)、将骨架质粒(来源于山东维真生物科技有限公司)进行酶切，酶切体系见表4

表4：酶切体系

试剂	体积/μl
		骨架质粒片段(0.5μg/μl)	4μl
10×Buffer	5μl
		Bsp1407I	1.5μl
MssI	1.5μl
		H<sub>2</sub>O	38μl
Total	50μl

将上述反应37℃放置2h，使用胶回收试剂盒回收目的条带。

(4)连接转化

将上述条带使用T4 DNA连接酶进行连接后，转化进E.coli DH5α感受态细胞，硫酸卡那霉素筛选后，质粒提取得到YM-RC8质粒。对得到质粒产品采用Bsp1407I/MssI双酶切验证，凝胶电泳图见图4，酶切后质粒条带大小约为4.7kbp、2.6kbp。

实施例2：AAV病毒包装应用

为了评估构建后的质粒的包装应用效果，设置对比例1与本发明的包装质粒载体进行对比。

对比例1(RC8)：使用构建前不带SV40 ori序列的包装质粒RC8质粒和辅助质粒进行AAV病毒包装和纯化。该包装过程使用HEK293T贴壁细胞，为便于滴度检测，使用带GFP的AAV穿梭质粒(pAV-CMV-GFP质粒)共转染，包装容器为10cm²培养皿，纯化后检测病毒包装滴度。

对比例2：本发明的YM-RC8(实施例1构建的包装质粒)，使用构建后带有SV40 ori序列的包装质粒YM-RC8质粒和同一辅助质粒进行AAV病毒包装和纯化。该包装过程使用与对比例1同批的HEK293T贴壁细胞，使用对比例1中AAV穿梭质粒(pAV-CMV-GFP质粒)，包装容器为10cm²培养皿，纯化后检测病毒包装滴度。

结果见表5。

表5：病毒包装滴度对比

组别	包装质粒	滴度(vg/ml)
			对比例1	RC8	2.34E+12
对比例2	YM-RC8	4.87E+12

从表中可以看出，对比例2的病毒包装滴度要高于对比例1，结果证实，本发明中构建得到的包装质粒载体用于病毒包装可显著提高病毒滴度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

序列表

<110> 济南宜明医疗科技有限公司

<120> 用于AAV病毒包装的包装质粒载体、其构建方法和应用

<130> 1

<160> 5

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 2558

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 1

atcccgcccc taactccgcc cagttccgcc cattctccgc cccatggctg actaattttt 60

tttatttatg cagaggccga ggccgcctcg gcctctgagc tattccagaa gtagtgagga 120

ggcttttttg gaggcctagg gacgtaccca attcgcccta tagtgagtcg tattacgcgc 180

gctcactggc cgtcgtttta caacgtcgtg actgggaaaa ccctggcgtt acccaactta 240

atcgccttgc agcacatccc cctttcgcca gctggcgtaa tagcgaagag gcccgcaccg 300

atcgcccttc ccaacagttg cgcagcctga atggcgaatg ggacgcgccc tgtagcggcg 360

cattaagcgc ggcgggtgtg gtggttacgc gcagcgtgac cgctacactt gccagcgccc 420

tagcgcccgc tcctttcgct ttcttccctt cctttctcgc cacgttcgcc ggctttcccc 480

gtcaagctct aaatcggggg ctccctttag ggttccgatt tagtgcttta cggcacctcg 540

accccaaaaa acttgattag ggtgatggtt cacgtagtgg gccatcgccc tgatagacgg 600

tttttcgccc tttgacgttg gagtccacgt tctttaatag tggactcttg ttccaaactg 660

gaacaacact caaccctatc tcggtctatt cttttgattt ataagggatt ttgccgattt 720

cggcctattg gttaaaaaat gagctgattt aacaaaaatt taacgcgaat tttaacaaaa 780

tattaacgct tacaatttag gtggcacttt tcggggaaat gtgcgcggaa cccctatttg 840

tttatttttc taaatacatt caaatatgta tccgctcatg agacaataac cctgataaat 900

gcttcaataa tagcacctag atcaagagac aggatgagga tcgtttcgca tgattgaaca 960

agatggattg cacgcaggtt ctccggccgc ttgggtggag aggctattcg gctatgactg 1020

ggcacaacag acaatcggct gctctgatgc cgccgtgttc cggctgtcag cgcaggggcg 1080

cccggttctt tttgtcaaga ccgacctgtc cggtgccctg aatgaactgc aagacgaggc 1140

agcgcggcta tcgtggctgg ccacgacggg cgttccttgc gcagctgtgc tcgacgttgt 1200

cactgaagcg ggaagggact ggctgctatt gggcgaagtg ccggggcagg atctcctgtc 1260

atctcacctt gctcctgccg agaaagtatc catcatggct gatgcaatgc ggcggctgca 1320

tacgcttgat ccggctacct gcccattcga ccaccaagcg aaacatcgca tcgagcgagc 1380

acgtactcgg atggaagccg gtcttgtcga tcaggatgat ctggacgaag agcatcaggg 1440

gctcgcgcca gccgaactgt tcgccaggct caaggcgagc atgcccgacg gcgaggatct 1500

cgtcgtgacc catggcgatg cctgcttgcc gaatatcatg gtggaaaatg gccgcttttc 1560

tggattcatc gactgtggcc ggctgggtgt ggcggaccgc tatcaggaca tagcgttggc 1620

tacccgtgat attgctgaag agcttggcgg cgaatgggct gaccgcttcc tcgtgcttta 1680

cggtatcgcc gctcccgatt cgcagcgcat cgccttctat cgccttcttg acgagttctt 1740

ctgaattatt aacgcttaca atttcctgat gcggtatttt ctccttacgc atctgtgcgg 1800

tatttcacac cgcatcaggt ggcacttttc ggggaaatgt gcgcggaacc cctatttgtt 1860

tatttttcta aatacattca aatatgtatc cgctcatgac caaaatccct taacgtgagt 1920

tttcgttcca ctgagcgtca gaccccgtag aaaagatcaa aggatcttct tgagatcctt 1980

tttttctgcg cgtaatctgc tgcttgcaaa caaaaaaacc accgctacca gcggtggttt 2040

gtttgccgga tcaagagcta ccaactcttt ttccgaaggt aactggcttc agcagagcgc 2100

agataccaaa tactgttctt ctagtgtagc cgtagttagg ccaccacttc aagaactctg 2160

tagcaccgcc tacatacctc gctctgctaa tcctgttacc agtggctgct gccagtggcg 2220

ataagtcgtg tcttaccggg ttggactcaa gacgatagtt accggataag gcgcagcggt 2280

cgggctgaac ggggggttcg tgcacacagc ccagcttgga gcgaacgacc tacaccgaac 2340

tgagatacct acagcgtgag ctatgagaaa gcgccacgct tcccgaaggg agaaaggcgg 2400

acaggtatcc ggtaagcggc agggtcggaa caggagagcg cacgagggag cttccagggg 2460

gaaacgcctg gtatctttat agtcctgtcg ggtttcgcca cctctgactt gagcgtcgat 2520

ttttgtgatg ctcgtcaggg gggcggagcc tatggaaa 2558

<210> 2

<211> 41

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 2

gcgttgtaca aacgccagca acgcggcctt tttacggttc c 41

<210> 3

<211> 33

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 3

gcgtgtttaa acccattcgc cattcaggct gcg 33

<210> 4

<211> 39

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 4

gcgtactagt gtttaaaccg cccctaactc cgcccatcc 39

<210> 5

<211> 39

<212> DNA

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<400> 5

gcgtactagt tgtacagcca gcaaaaggcc aggaaccgt 39

Claims (10)

1.一种包装质粒载体，其特征在于，所述的包装质粒载体含有SV40复制起始位点(SV40origin of replication，SV40 ori)序列。

2.根据权利要求1所述的包装质粒载体，其特征在于，所述SV40 ori序列与SEQ ID NO：1第1-136位所示序列具有至少90％的同一性。

3.根据权利要求1-2任一所述的包装质粒载体，其特征在于，所述包装质粒载体还包括抗性基因。

4.根据权利要求1-3任一所述的包装质粒载体，其特征在于，所述包装质粒载体还包括rep和cap基因。

5.一种权利要求1-4任一所述包装质粒载体的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括：将SV40 ori插入到包装质粒中。

6.权利要求1-4任一所述包装质粒载体在重组腺相关病毒包装中的用途。

7.一种重组腺相关病毒，其特征在于，所述重组腺相关病毒包括权利要求1-4任一所述的包装质粒载体。

8.根据权利要求7所述的重组腺相关病毒，其特征在于，所述重组腺相关病毒为任意血清型重组腺相关病毒。

9.一种重组腺相关病毒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将权利要求1-4任一所述的包装质粒载体、穿梭质粒和辅助质粒共转染到宿主细胞。

10.一种外源基因的表达方法，其特征在于，所述表达方法包括利用权利要求1-4任一所述的包装质粒载体或权利要求7-8任一所述的重组腺相关病毒表达外源基因。

Images