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重組腺病毒載體究竟為何方神圣？
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新冠肺炎疫情來(lái)勢(shì)洶洶肆虐全球，疫苗研發(fā)工作爭(zhēng)分奪秒。
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3月17日，中國(guó)首個(gè)新冠疫苗獲批啟動(dòng)臨床試驗(yàn)！
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此次研發(fā)的新冠疫苗是一種以重組腺病毒為載體的疫苗。那么，什么是重組腺病毒載體，它是如何獲得的，如何利用它來(lái)制造重組腺病毒載體疫苗呢？
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重組腺病毒載體
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腺病毒(Adenovirus)是一種無(wú)包膜的雙鏈DNA病毒，其基因組大小約為25～45 kb。衣殼呈規(guī)則的20面體結(jié)構(gòu)，六聯(lián)體是形成病毒衣殼20面體結(jié)構(gòu)的主要蛋白質(zhì)。腺病毒在自然界分布廣泛，至少存在100種以上的血清型，其中人源腺病毒就有49種血清型。人源腺病毒約1/3的已知血清型通常與人類疾病相關(guān)，機(jī)體對(duì)腺病毒的再感染能產(chǎn)生有效的免疫，起保護(hù)作用的是體內(nèi)產(chǎn)生的循環(huán)中和抗體，正常的健康成人一般也具有多型中和抗體。這也是人體接種重組腺病毒載體疫苗后會(huì)發(fā)生預(yù)存免疫的原因。
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科學(xué)家們將腺病毒基因組進(jìn)行了改造，將其發(fā)展成為一種基因傳遞工具，我們將這種工具稱之為重組腺病毒載體。重組腺病毒載體就像是一條通向細(xì)胞工廠的傳輸帶，利用病毒感染宿主細(xì)胞并將其基因組導(dǎo)入宿主細(xì)胞的特性，可以簡(jiǎn)便有效的將目標(biāo)外源基因?qū)胫廖覀兿Ｍ麑?dǎo)入的目標(biāo)細(xì)胞，并使目標(biāo)基因有效表達(dá)。此次重組腺病毒載體新冠疫苗使用的是人源5型腺病毒（Ad5），該腺病毒被廣泛應(yīng)用于基因治療和疫苗研究。
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重組腺病毒載體制備
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與野生型腺病毒相比，主流的Ad5腺病毒載體缺失了早期基因E1區(qū)和E3區(qū)，從而讓該病毒載體可以容納8Kb及以下的外源基因。這里的外源基因通常指的是需要研究的外源目的基因，在新冠疫苗研究中，就是可以引起機(jī)體免疫反應(yīng)的新冠病毒病原蛋白質(zhì)表達(dá)基因。E3區(qū)主要功能是破壞宿主的免疫防御機(jī)制，與病毒基因組的復(fù)制無(wú)關(guān)；而E1區(qū)的主要功能是調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞代謝，也是腺病毒DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄所必需的基因。為了讓腺病毒可以成功復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，將Ad5 E1基因重組在一種哺乳動(dòng)物細(xì)胞中（通常為HEK 293細(xì)胞）。將缺失了E1和E3區(qū)，包含特定外源基因的腺病毒基因組導(dǎo)入至以上哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，就可以包裝出重組腺病毒載體了。這樣包裝出的重組腺病毒載體是安全的，因?yàn)椴《驹谄渌?xì)胞中不能復(fù)制，但可以感染目標(biāo)細(xì)胞并成功表達(dá)外源蛋白質(zhì)。
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重組腺病毒載體疫苗
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重組腺病毒載體疫苗就是利用基因工程技術(shù)，將編碼病原體保護(hù)性抗原的基因?qū)氲较俨《据d體中并使之表達(dá)的疫苗，通過(guò)這種疫苗把抗原基因帶進(jìn)人體細(xì)胞起免疫作用。由于腺病毒本身毒力較弱，所以可以用它把病毒抗原蛋白質(zhì)帶進(jìn)體內(nèi)刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫反應(yīng)。重組腺病毒載體已廣泛應(yīng)用于多種病毒疫苗的研制，比如乙型/丙型肝炎疫苗、埃博拉疫苗等。
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以新冠疫苗為例，要研制一個(gè)重組腺病毒載體疫苗，科學(xué)家們首先要選定致病病毒表面那些極具特征的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體。對(duì)于冠狀病毒來(lái)說(shuō)，那些位于病毒外殼表面的刺突蛋白質(zhì)，也就是S蛋白質(zhì)無(wú)疑是很好的目標(biāo)。它是新冠病毒入侵人類細(xì)胞的武器，是病毒附著并感染人類細(xì)胞的關(guān)鍵部分。下一個(gè)任務(wù)是找到編碼S蛋白質(zhì)的基因，將其克隆到腺病毒DNA中，然后包裝獲得重組腺病毒載體，制備成疫苗。重組腺病毒載體攜帶S蛋白質(zhì)表達(dá)基因進(jìn)入到人體細(xì)胞，在人體內(nèi)合成S蛋白質(zhì)，誘導(dǎo)人體產(chǎn)生特異性抗體，使人們產(chǎn)生對(duì)致病病毒的免疫力。
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與減毒或滅活疫苗相比，重組載體疫苗既有足夠的安全性，又能產(chǎn)生良好的免疫效果。腺病毒能夠引發(fā)強(qiáng)烈的體液免疫和細(xì)胞免疫，可通過(guò)注射或口服接種。當(dāng)然由于5型腺病毒是人源病毒，接種重組腺病毒載體疫苗后會(huì)發(fā)生預(yù)存免疫，這是由于免疫系統(tǒng)會(huì)將矛頭直指腺病毒本身，而忽略了需要關(guān)注的抗原，從而降低了疫苗的功效。而這一點(diǎn)，可能通過(guò)至少兩次的加強(qiáng)接種措施來(lái)加強(qiáng)免疫，可以有效克服預(yù)存免疫對(duì)疫苗的影響。
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在此，Takara愿與您“疫”路同行，并肩抗“疫”，為重組腺病毒載體疫苗研發(fā)加速。
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■ Adeno-X Adenoviral System 3
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使用強(qiáng)大克隆技術(shù)，省去穿梭質(zhì)粒，加快克隆速度。
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本系統(tǒng)基于人源5型腺病毒（Ad5）改造而成。由于腺病毒載體較大（～34 kb），克隆難度較高，目前大多數(shù)腺病毒載體系統(tǒng)需要借助穿梭質(zhì)粒，使用復(fù)雜的克隆程序來(lái)克服克隆困難這一問題。Takara Adeno-X Adenoviral System 3利用強(qiáng)大的In-Fusion HD克隆技術(shù)，不需要借助穿梭質(zhì)粒就可以將目的基因直接克隆至腺病毒載體中，就像常規(guī)質(zhì)粒構(gòu)建一樣簡(jiǎn)單快速。重要的是，將其它系統(tǒng)至少8天的克隆時(shí)間縮短至2-3天，同時(shí)確保克隆效率>90%。
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■ Adenovirus Titration Kits
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提供3種不同檢測(cè)方案，加速腺病毒載體滴度測(cè)定。
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· Adeno-X Rapid Titer Kit基于腺病毒六聯(lián)體衣殼蛋白質(zhì)進(jìn)行功能滴度測(cè)定。
· Adeno-X qPCR Titration Kit使用定量PCR技術(shù)快速測(cè)定腺病毒滴度（基因組檢測(cè)）。
· Adeno-X GoStix 是一種即時(shí)靈敏 (～10 min)的腺病毒滴度檢測(cè)方法。這種檢測(cè)方法也是基于腺病毒六聯(lián)體衣殼蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的，可以快速確定轉(zhuǎn)染后是否產(chǎn)生了具有感染能力的病毒或者確認(rèn)收獲病毒的理想時(shí)間。
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以下為Adeno-X GoStix操作流程示意圖。
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除了重組腺病毒載體相關(guān)產(chǎn)品之外，Takara還具備廣受關(guān)注的慢病毒、腺相關(guān)病毒以及逆轉(zhuǎn)錄病毒載體系統(tǒng)，為您提供更完善的病毒載體系統(tǒng)。
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