HSV病毒载体及应用（上）

一、病毒载体原理

用于基因治疗的病毒载体应具备以下基本条件：

• 可加载外源基因和基因元件并能被包装成病毒颗粒；

• 可介导外源基因的转移和表达；

• 对机体不致病。

■1、病毒与病毒载体

大多数野生型病毒对机体都具有致病性。因此需要对其进行改造后才能用于人体。原则上，各种类型的病毒都能被改造成病毒载体。但是由于病毒的多样性及与机体复杂的依存关系，人们至今对许多病毒的生活周期、分子生物学、与疾病发生及发展的关系等的认识还很不全面,从而限制了许多病毒发展成为具有实用性的载体。近20年来，只有少数几种病毒如反转录病毒（包括HIV病毒）、腺病毒、腺病毒伴随病毒、疱疹病毒（包括单纯疱疹病毒、痘苗病毒及EB病毒）、甲病毒等被成功地改造成为基因转移载体并开展了不同程度的应用。

■2、病毒载体系统组建

病毒基因组可分为编码区和非编码区。编码区基因产生病毒的结构蛋白和非结构蛋白；根据其对病毒感染性复制的影响，又可分为必需基因和非必需基因。非编码区中含有病毒进行复制和包装等功能所必需的顺式作用元件。

各种野生型病毒颗粒都具有一定的包装容量，即对所包装的病毒基因组的长度有一定的限制。一般来说，病毒包装容量不超过自身基因组大小的105～110％。

■3、病毒载体的两种类型

重组型病毒载体：

这类载体是以完整的病毒基因组为改造对象。一般的步骤是选择性地删除病毒的某些必需基因尤其是立早基因或早期基因，或控制其表达；缺失的必需基因的功能由互补细胞反式提供；用外源基因表达单位替代病毒非必需基因区；病毒复制和包装所需的顺式作用元件不变。这类载体一般通过同源重组方法将外源基因表达单位插入病毒基因组中。如在传统的重组腺病毒构建方法中，将外源基因表达盒（exogenous gene expression cassette）插入穿梭质粒（如pXCX2或pFGdX1）的腺病毒同源序列中，与辅助质粒（含有腺病毒基因组的质粒如JM17或pBHG）共转染293细胞，通过细胞内的同源重组获得含有外源基因的重组腺病毒（Graham FL and Prevec L 1995）。

无病毒基因的病毒载体（gutless vectors）：

这类载体在不同的病毒载体系统中的称谓不同。对于腺病毒，一般称为mini-Ad；在HSV载体系统，一般称为扩增子（amplicon）载体或质粒型载体。重组AAV载体也属于无病毒基因的病毒载体。这类载体系统往往由载体质粒和辅助系统组成。重组载体质粒主要由外源基因表达盒、病毒复制和包装所必需的顺式作用元件及质粒骨架组成。辅助系统包括病毒复制和包装所必需的所有反式作用元件。在辅助系统的作用下，重组载体质粒（包含或不包含质粒骨架）以特定形式（单链或双链，DNA或RNA）被包装到病毒壳粒中，其中不含有任何病毒基因。这类病毒载体的优点在于载体病毒本身安全性好，容量大。缺点在于往往需要辅助病毒参与载体DNA的包装，而辅助病毒又难以同载体病毒分离开来，造成最终产品中辅助病毒污染，从而影响其应用。实际上，无病毒基因的病毒载体可以看作是重组病毒载体的一种极端减毒情况。

二、HSV1病毒载体

■1、重组型HSV1载体（Recombinant HSV1 vector）

获得重组HSV病毒的经典方法是选择tk基因作为同源臂，将外源基因表达盒插入到HSV1基因组中，经过筛选获得重组病毒。

我们实验室建立了一套基于粘粒系统的HSV1重组HSV1病毒方法，直接用分子克隆的方法在HSV1基因组中插入外源基因表达单位。本实验室曾将4.5kb的lacZ基因表达盒（CMV-lacZ-polyA）插入HSV1病毒的UL44（糖蛋白C）基因的XbaI位点（单切点）中，通过5个粘粒DNA共转染细胞获得重组病毒HSV1-lacZ100（吴小兵等，1998）。由于UL44基因产物对于HSV病毒在培养细胞中产毒性感染是非必需的，因此，该重组病毒可以在细胞中增殖传代。用这种重组病毒感染细胞，能将lacZ基因带入细胞并高效表达。这种携带报告基因的复制型HSV1病毒可用于示踪HSV1研究，也可以用于观察被插入失活的HSV1基因（gC）的功能。

用同样的方法，将AAV-2病毒的rep和cap基因片段（4.3kb）插入HSV1病毒的UL2（编码尿嘧啶DNA糖基化酶）或UL44（编码糖蛋白C）基因中，构建成具有提供重组AAV载体复制和包装所需的全部辅助功能的辅助病毒rHSV-rc（伍志坚，吴小兵等，1999）。