病毒包装与转染（Viral Packaging and Transfection）是利用病毒载体将外源基因高效导入靶细胞的技术。病毒因其天然的感染能力，经过改造后可作为基因递送工具，广泛应用于基因功能研究、基因治疗及疫苗开发等领域。

1.病毒包装原理

病毒包装是指将携带目的基因的重组病毒载体与辅助质粒（提供病毒包装所需的蛋白质）共转染包装细胞（如HEK293T），从而产生具有感染能力的重组病毒颗粒。

常用病毒载体

病毒包装系统

- 三质粒系统（慢病毒为例）：

  1. 转移质粒（Transfer Plasmid）：携带目的基因和病毒包装信号（如HIV的Ψ序列）。

  2. 包装质粒（Packaging Plasmid）：提供病毒结构蛋白（如Gag, Pol）。

  3. 包膜质粒（Envelope Plasmid）：决定病毒宿主范围（如VSV-G蛋白增强感染广谱性）。

2. 病毒包装与转染流程

 2.1 病毒包装

1. 质粒准备：

   - 提取高纯度转移质粒、包装质粒和包膜质粒。

2. 细胞转染：

   - 将三种质粒按比例（如4:3:2）共转染HEK293T细胞（常用PEI或脂质体法）。

3. 病毒收集：

   - 转染48-72小时后，收集含病毒颗粒的上清液。

4. 病毒浓缩与纯化：

   - 超速离心或PEG沉淀法提高病毒滴度。

5. 滴度测定：

   - qPCR（检测病毒基因组拷贝数）或感染法（如荧光计数法）。

 2.2 病毒转染靶细胞

1. 感染条件优化：

   - 选择合适MOI（感染复数，通常0.1-100）避免细胞毒性。

2. 感染过程：

   - 加入病毒上清至靶细胞，辅以Polybrene（增强感染效率）。

3. 表达检测：

   - 48-72小时后，通过荧光显微镜（如GFP）、Western blot或qPCR验证基因表达。

3. 应用

 3.1 基础研究

- 基因功能研究：通过过表达或敲低（shRNA）分析基因作用。

- 稳定细胞系构建：慢病毒整合基因组，实现长期表达。

 3.2 基因治疗

- CAR-T细胞改造：慢病毒递送CAR基因至T细胞。

- 遗传病治疗：AAV递送凝血因子（如血友病）或CFTR基因（囊性纤维化）。

 3.3 疫苗开发

- 病毒载体疫苗：如腺病毒COVID-19疫苗（ChAdOx1-nCoV-19）。

 3.4 药物筛选

- 构建报告基因细胞系（如荧光素酶），用于高通量药物筛选。

4 总结

病毒包装与转染技术因其高效、稳定的基因递送能力，已成为基因研究和临床治疗的核心工具。选择合适的病毒载体（如AAV用于长期表达、慢病毒用于基因组整合）并优化实验条件，是确保成功的关键。未来，随着基因编辑（如CRISPR）和递送技术的进步，病毒载体将在精准医疗中发挥更大作用。