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更新時(shí)間:2025-10-28
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021-34556080
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PA317小鼠胚胎成纖維細(xì)胞
PA317小鼠胚胎成纖維細(xì)胞是源自小鼠胚胎組織的貼壁生長細(xì)胞系,核心特性是具備高效包裝逆轉(zhuǎn)錄病毒的能力,可作為病毒載體生產(chǎn)的工具細(xì)胞。該細(xì)胞兼具胚胎成纖維細(xì)胞的增殖穩(wěn)定性與病毒包裝細(xì)胞的功能特異性,能將外源目的基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體高效導(dǎo)入靶細(xì)胞,成為基因轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因功能研究及基因治療相關(guān)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵載體工具,廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。
一、核心生物學(xué)特性
(一)來源與細(xì)胞本質(zhì)
PA317 細(xì)胞源自 C57BL/6 小鼠的胚胎成纖維組織,經(jīng)體外分離培養(yǎng)與篩選獲得。與普通小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEF)相比,PA317 細(xì)胞經(jīng)基因改造或天然篩選,穩(wěn)定表達(dá)逆轉(zhuǎn)錄病毒包裝所需的 gag、pol 基因(分別編碼病毒核心蛋白與逆轉(zhuǎn)錄酶),但不表達(dá) env 基因(編碼病毒包膜蛋白),這種 “缺陷型" 特性使其可通過導(dǎo)入含 env 基因與目的基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體,組裝成具有感染能力但無自主復(fù)制能力的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒,避免病毒在體內(nèi)擴(kuò)散導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。
(二)形態(tài)與增殖特征
PA317 細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)呈典型成纖維細(xì)胞形態(tài),細(xì)胞呈長梭形或不規(guī)則紡錘形,貼壁生長時(shí)呈放射狀或漩渦狀分布,細(xì)胞間連接緊密,單層生長不重疊(無明顯堆積現(xiàn)象);胞質(zhì)透明,含少量顆粒,細(xì)胞核呈橢圓形,位于細(xì)胞中央,核仁清晰(1-2 個(gè)),染色質(zhì)分布均勻,符合成纖維細(xì)胞的基礎(chǔ)形態(tài)特征。
增殖能力穩(wěn)定,倍增時(shí)間約 24-36 小時(shí),傳代 50 代以內(nèi)可維持穩(wěn)定的增殖活性與病毒包裝能力;平板克隆形成率約 15%-25%,低于腫瘤細(xì)胞但高于普通原代 MEF(<10%),反映其體外培養(yǎng)的適應(yīng)性與克隆形成能力,便于單克隆篩選與細(xì)胞純化。
(三)病毒包裝核心功能
PA317 細(xì)胞的核心價(jià)值在于高效包裝逆轉(zhuǎn)錄病毒:
包裝效率:當(dāng)導(dǎo)入含目的基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體(如 pLXSN、pBabe 系列載體)后,細(xì)胞可高效組裝重組病毒顆粒,病毒滴度通??蛇_(dá) 10?-10? CFU/mL(空斑形成單位 / 毫升),顯著高于普通 MEF 細(xì)胞(<103 CFU/mL),能滿足大多數(shù)細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)需求;
病毒安全性:因自身不表達(dá) env 基因,需依賴載體提供的包膜蛋白(如 amphotropic 包膜蛋白,可感染多種哺乳動物細(xì)胞)組裝病毒,且重組病毒僅含目的基因與病毒復(fù)制必需的順式元件,無病毒復(fù)制所需的反式元件,故無法自主復(fù)制,僅能感染靶細(xì)胞一次并整合目的基因,安全性高;
宿主范圍:包裝的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒因攜帶 amphotropic 包膜蛋白,可感染小鼠、大鼠、人、兔等多種哺乳動物的貼壁或懸浮細(xì)胞,宿主范圍廣,適用性強(qiáng),無需針對不同物種細(xì)胞更換包裝細(xì)胞。
(四)分子表型特征
分子層面,PA317 細(xì)胞具備支持病毒包裝的關(guān)鍵分子特征:
病毒相關(guān)基因:穩(wěn)定表達(dá) gag 基因(編碼 p24、p17 等核心蛋白)與 pol 基因(編碼逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶),為病毒顆粒的組裝與目的基因的逆轉(zhuǎn)錄、整合提供必要的酶與結(jié)構(gòu)蛋白;
載體識別元件:細(xì)胞膜表面表達(dá)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體的受體(如陽離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 CAT-1),可高效結(jié)合含 amphotropic 包膜蛋白的病毒載體,確保載體順利進(jìn)入細(xì)胞;
細(xì)胞因子表達(dá):分泌少量成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)、轉(zhuǎn)化生長因子 -β(TGF-β),可維持自身貼壁生長狀態(tài),同時(shí)輕微促進(jìn)周圍細(xì)胞增殖,不影響病毒包裝與目的基因表達(dá)。
二、體外培養(yǎng)與病毒包裝流程
(一)基礎(chǔ)培養(yǎng)體系
PA317 細(xì)胞對培養(yǎng)基要求明確,常規(guī)采用DMEM 高糖培養(yǎng)基(含 4.5g/L 葡萄糖、丙酮酸鈉),添加 10% 胎牛血清(需選擇無病毒污染、低內(nèi)毒素的批次,避免影響病毒包裝效率)及 1% 抗菌試劑(預(yù)防細(xì)菌污染)。
培養(yǎng)環(huán)境需嚴(yán)格控制:溫度 37℃、5% CO?、95% 濕度,CO?濃度波動不超過 ±0.5%,pH 維持在 7.2-7.4,滲透壓 280-320mOsm/kg;溫度過低(<35℃)會導(dǎo)致細(xì)胞增殖緩慢、病毒包裝效率下降,CO?濃度過高會引發(fā)培養(yǎng)基酸化,影響細(xì)胞活性,需通過培養(yǎng)箱傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境參數(shù)。
(二)傳代與純化操作
傳代時(shí)機(jī)需結(jié)合細(xì)胞狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)需求:當(dāng)細(xì)胞匯合度達(dá) 70%-80% 時(shí)及時(shí)傳代(若超過 90%,細(xì)胞易出現(xiàn)接觸抑制,病毒包裝能力下降),傳代比例控制在 1:2-1:4(比例過高會導(dǎo)致細(xì)胞密度過低,貼壁慢;比例過低易快速匯合,影響后續(xù)病毒包裝)。
傳代步驟:
棄去舊培養(yǎng)基,用無菌 PBS 輕柔沖洗細(xì)胞表面 2 次,去除殘留血清;
加入含 0.02% EDTA 的細(xì)胞解離液,37℃孵育 1-2 分鐘,顯微鏡下觀察到細(xì)胞邊緣收縮、間隙增大(細(xì)胞變圓)即可終止;
加入 3-5 倍體積基礎(chǔ)培養(yǎng)基,輕柔吹打制成單細(xì)胞懸液(吹打次數(shù) 8-12 次,避免劇烈吹打?qū)е录?xì)胞損傷);
按 1:2-1:4 比例接種至新培養(yǎng)瓶,補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)基,培養(yǎng) 24 小時(shí)內(nèi)細(xì)胞可wan全貼壁,恢復(fù)正常形態(tài)與增殖。
若需純化細(xì)胞(如排除雜細(xì)胞污染),可采用有限稀釋法進(jìn)行單克隆培養(yǎng),篩選形態(tài)均一、病毒包裝效率穩(wěn)定的單克隆細(xì)胞株,確保實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。
(三)病毒包裝與收集流程
利用 PA317 細(xì)胞包裝重組逆轉(zhuǎn)錄病毒的標(biāo)準(zhǔn)流程:
細(xì)胞準(zhǔn)備:將對數(shù)生長期的 PA317 細(xì)胞接種至 6 孔板,培養(yǎng) 24 小時(shí),待細(xì)胞匯合度達(dá) 50%-60% 時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)染(此時(shí)細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率zui高,病毒包裝效果zuijia);
載體轉(zhuǎn)染:采用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染法(如 Lipofectamine 2000)將含目的基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體(如 pLXSN-EGFP)與轉(zhuǎn)染試劑混合,室溫孵育 20 分鐘后加入細(xì)胞培養(yǎng)孔,培養(yǎng) 6-8 小時(shí)后更換為新鮮培養(yǎng)基(含 2% 胎牛血清,減少血清對病毒的影響);
病毒收集:轉(zhuǎn)染后 48-72 小時(shí)收集細(xì)胞培養(yǎng)上清(此時(shí)病毒滴度最高),通過 0.45μm 濾膜過濾上清,去除細(xì)胞碎片,獲得含重組病毒的上清液;
病毒濃縮與保存:若需提高病毒滴度,可將上清液通過超速離心(25000×g,4℃離心 2 小時(shí))濃縮,用少量無血清培養(yǎng)基重懸病毒沉淀;病毒可短期(48 小時(shí)內(nèi))置于 4℃保存,長期需分裝后 - 80℃保存,避免反復(fù)凍融導(dǎo)致滴度下降。
(四)凍存與復(fù)蘇要點(diǎn)
凍存對象優(yōu)先選擇對數(shù)生長期、病毒包裝效率穩(wěn)定的細(xì)胞:
凍存液配置:含 10% 二甲基亞砜(DMSO)、20% 胎牛血清、70% DMEM 高糖培養(yǎng)基的混合液(高血清比例可減少凍存損傷,維持病毒包裝相關(guān)基因的穩(wěn)定表達(dá));
凍存步驟:離心收集細(xì)胞,調(diào)整濃度為 1×10?-2×10? cells/mL,分裝后梯度降溫(4℃ 30 分鐘→-20℃ 1 小時(shí)→-80℃過夜→液氮長期保存),避免直接冷凍導(dǎo)致細(xì)胞破裂;
復(fù)蘇步驟:從液氮取出凍存管,快速放入 37℃水浴 1-2 分鐘解凍,立即加入 10 倍體積預(yù)熱的基礎(chǔ)培養(yǎng)基稀釋,1000×g 離心 5 分鐘去除 DMSO,重懸后接種至培養(yǎng)瓶。
復(fù)蘇存活率通常可達(dá) 85% 以上,復(fù)蘇后需培養(yǎng) 2-3 代,待細(xì)胞形態(tài)、增殖速率穩(wěn)定后,需通過小劑量病毒包裝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其包裝效率(如檢測病毒滴度是否維持在 10? CFU/mL 以上),確保后續(xù)實(shí)驗(yàn)可靠性。
三、主要研究應(yīng)用場景
(一)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)與功能研究
PA317 細(xì)胞包裝的逆轉(zhuǎn)錄病毒是高效的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)工具,廣泛用于細(xì)胞生物學(xué)研究:
目的基因過表達(dá):將編碼蛋白的目的基因(如致癌基因 MYC、抑癌基因 p53)構(gòu)建至逆轉(zhuǎn)錄病毒載體,通過 PA317 細(xì)胞包裝病毒后感染靶細(xì)胞(如 MEF、腫瘤細(xì)胞),實(shí)現(xiàn)目的基因的穩(wěn)定過表達(dá),研究基因?qū)?xì)胞增殖、凋亡、分化的調(diào)控作用;
RNA 干擾實(shí)驗(yàn):將靶向特定基因的 shRNA(短發(fā)夾 RNA)插入病毒載體,包裝病毒后感染靶細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)基因的穩(wěn)定敲低,通過觀察細(xì)胞表型變化(如侵襲能力下降、耐藥性消失),解析基因的功能,尤其適用于難以通過瞬時(shí)轉(zhuǎn)染實(shí)現(xiàn)基因沉默的細(xì)胞(如原代細(xì)胞、懸浮細(xì)胞);
報(bào)告基因表達(dá):將熒光蛋白(如 EGFP、mCherry)或 luciferase(熒光素酶)等報(bào)告基因?qū)胼d體,包裝病毒后感染靶細(xì)胞,通過熒光觀察或化學(xué)發(fā)光檢測,追蹤細(xì)胞增殖、遷移軌跡或評估信號通路活性(如結(jié)合 luciferase 報(bào)告基因檢測 NF-κB 通路活性)。
(二)基因治療相關(guān)研究
PA317 細(xì)胞因病毒包裝效率高、安全性好,是基因治療前期研究的重要工具:
遺傳病模型研究:在小鼠遺傳病模型(如鐮狀細(xì)胞貧血、囊性纖維化)中,利用 PA317 細(xì)胞包裝含正?;虻哪孓D(zhuǎn)錄病毒,感染患者來源的造血干細(xì)胞或上皮細(xì)胞,觀察正?;虻谋磉_(dá)是否能糾正細(xì)胞的病理缺陷,為遺傳病的基因治療提供前期數(shù)據(jù);
腫瘤基因治療探索:將抗腫瘤相關(guān)基因(如zi殺基因 HSV-tk、細(xì)胞因子基因 IL-2)構(gòu)建至病毒載體,通過 PA317 細(xì)胞包裝病毒后感染腫瘤細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)基因在腫瘤細(xì)胞中的特異性表達(dá) —— 如 HSV-tk 基因表達(dá)后,可將前藥更xi洛韋轉(zhuǎn)化為毒性物質(zhì),特異性殺傷腫瘤細(xì)胞,為腫瘤基因治療策略的優(yōu)化提供體外與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)支持;
病毒載體優(yōu)化:利用 PA317 細(xì)胞篩選高效的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體元件(如啟動子、增強(qiáng)子),通過比較不同載體的病毒滴度與目的基因表達(dá)效率,優(yōu)化載體設(shè)計(jì),提高基因治療的有效性。
(三)病毒學(xué)基礎(chǔ)研究
PA317 細(xì)胞可用于逆轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制機(jī)制與抗病du藥物篩選研究:
病毒組裝機(jī)制:通過基因編輯(如 CRISPR/Cas9 敲除 gag 或 pol 基因)或藥物抑制(如逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑 AZT),觀察 PA317 細(xì)胞包裝病毒的過程變化(如病毒顆粒組裝受阻、病毒 RNA 整合異常),解析逆轉(zhuǎn)錄病毒的復(fù)制與組裝機(jī)制;
抗病du藥物篩選:將 PA317 細(xì)胞包裝的重組病毒與候選抗病du藥物共孵育,通過檢測病毒滴度(如空斑實(shí)驗(yàn))或目的基因表達(dá)效率(如熒光強(qiáng)度檢測),篩選可抑制逆轉(zhuǎn)錄病毒復(fù)制的藥物,為病毒性疾病的治療提供新靶點(diǎn);
病毒宿主相互作用:利用 PA317 細(xì)胞包裝含不同包膜蛋白的逆轉(zhuǎn)錄病毒,感染不同物種的靶細(xì)胞,研究病毒包膜蛋白與宿主細(xì)胞受體的相互作用,明確病毒的宿主范圍決定因素,為跨物種病毒傳播的預(yù)防研究提供依據(jù)。
(四)細(xì)胞模型構(gòu)建
PA317 細(xì)胞輔助的基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)可用于構(gòu)建穩(wěn)定的細(xì)胞模型:
穩(wěn)定細(xì)胞系構(gòu)建:將耐藥基因(如 neo 基因,抗 G418)與目的基因共導(dǎo)入病毒載體,通過 PA317 細(xì)胞包裝病毒后感染靶細(xì)胞,經(jīng) G418 篩選獲得穩(wěn)定表達(dá)目的基因的細(xì)胞系(如穩(wěn)定表達(dá) EGFP 的 HeLa 細(xì)胞、穩(wěn)定敲低 MMP-9 的 A549 細(xì)胞),避免瞬時(shí)轉(zhuǎn)染的隨機(jī)性,適用于長期實(shí)驗(yàn)(如細(xì)胞增殖曲線繪制、動物移植實(shí)驗(yàn));
誘導(dǎo)性細(xì)胞模型:將目的基因與誘導(dǎo)性啟動子(如 tet-on 系統(tǒng))構(gòu)建至病毒載體,包裝病毒后感染靶細(xì)胞,獲得誘導(dǎo)性表達(dá)目的基因的細(xì)胞模型 —— 如在 DOX(強(qiáng)力mei素)誘導(dǎo)下表達(dá)致癌基因,模擬腫瘤發(fā)生過程,研究腫瘤形成的動態(tài)機(jī)制;
細(xì)胞分化模型:通過病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)將分化相關(guān)基因(如神經(jīng)分化基因 NeuroD1、心肌分化基因 GATA4)導(dǎo)入多能干細(xì)胞或前體細(xì)胞,誘導(dǎo)細(xì)胞定向分化,結(jié)合 PA317 細(xì)胞的高效轉(zhuǎn)導(dǎo)能力,提高分化效率與細(xì)胞純度,構(gòu)建體外分化模型用于發(fā)育生物學(xué)研究。
四、實(shí)驗(yàn)應(yīng)用注意事項(xiàng)
細(xì)胞狀態(tài)與病毒包裝效率關(guān)聯(lián):PA317 細(xì)胞的病毒包裝效率高度依賴細(xì)胞狀態(tài) —— 匯合度過高(>90%)、細(xì)胞老化(傳代 > 50 代)或污染(如支原體、真菌)會導(dǎo)致包裝效率顯著下降(病毒滴度降低 50% 以上),因此實(shí)驗(yàn)前需通過顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)(確保無梭形化、空泡化),并通過小劑量轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證包裝效率,若效率下降需及時(shí)復(fù)蘇早期凍存的細(xì)胞。
病毒操作安全規(guī)范:PA317 細(xì)胞包裝的重組逆轉(zhuǎn)錄病毒雖無自主復(fù)制能力,但仍需遵循生物安全二級(BSL-2)操作規(guī)范 —— 實(shí)驗(yàn)需在生物安全柜中進(jìn)行,接觸病毒的耗材(如離心管、培養(yǎng)皿)需經(jīng)高壓滅菌處理,避免病毒泄露;操作人員需佩戴手套、口罩,防止氣溶膠吸入,確保實(shí)驗(yàn)安全。
轉(zhuǎn)染與病毒收集優(yōu)化:轉(zhuǎn)染時(shí)細(xì)胞匯合度需嚴(yán)格控制在 50%-60%,此時(shí)細(xì)胞轉(zhuǎn)染效lü最高;病毒收集時(shí)間需在轉(zhuǎn)染后 48-72 小時(shí),過早收集滴度過低,過晚收集因細(xì)胞凋亡導(dǎo)致上清中含大量雜質(zhì),影響病毒質(zhì)量;若需提高滴度,可采用 “多次收集法"(轉(zhuǎn)染后 48h、60h、72h 分別收集上清,混合后濃縮),避免單次收集的局限性。
實(shí)驗(yàn)對照設(shè)置:開展基因轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)需設(shè)置多重對照 —— 空白對照(未感染細(xì)胞)、空載體對照(感染含無目的基因的病毒載體)、陽性對照(感染含已知功能基因的病毒載體),排除病毒載體本身、轉(zhuǎn)染試劑對細(xì)胞表型的影響,確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的特異性;同時(shí)需通過 Western blot、qPCR 或報(bào)告基因檢測,驗(yàn)證目的基因的表達(dá)效率,避免因表達(dá)過低導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果假陰性。
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