一种提高细胞慢病毒感染率的增强感染培养基及方法与流程

1.本发明涉及mda-mb-231细胞转染领域，尤其涉及一种提高细胞慢病毒感染率的增强感染培养基及方法。


背景技术：

2.mda-mb-231(人乳腺癌细胞)为分离自一名51岁的女性乳腺癌患者的胸水的人乳腺癌细胞，mda-mb-231是具有高度侵入性和分化程度低的三阴性乳腺癌(tnbc)细胞系，三阴性指缺乏雌激素受体(er)和孕激素受体(pr) 表达，以及her2(人类表皮生长因子受体2)过表达，与其他侵入性癌细胞系类似，mda-mb-231细胞的侵入性通过细胞外基质的蛋白解降解进行调解。
3.mda-mb-231被广泛用于三阴性乳腺癌的相关研究，通过zfn、talen、 crispr/cas9技术进行基因编辑，从而建立基因敲除、敲入、点突变等细胞株是已经成为研究的主流手段，mda-mb-231细胞常规转染方法是采用的慢病毒法，虽然能感染，但是效率比较低，只有30％左右，需要通过额外导入抗性基因进行筛选，提高感染率，但是通过药筛的方式富集的稳转细胞，细胞状态差， pool细胞和单克隆鉴定的敲除阳性率比较低，导致mda-mb-231细胞基因编辑效率受到制约。


技术实现要素：

4.针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种提高细胞慢病毒感染率的增强感染培养基，本发明的增强感染培养基用于提高mda-mb-231细胞慢病毒感染率，通过采用本发明的增强感染培养基，mda-mb-231细胞可以在37℃和5％co2的常规环境下进行正常培养，且更为显著的提高了慢病毒对mda-mb-231 细胞的感染效率，使mda-mb-231细胞基因编辑效率变得更高，解决了目前mda-mb-231细胞慢病毒感染率低的问题。
5.本发明的另一目的在于提出一种提高mda-mb-231细胞慢病毒感染率的方法，此方法能显著提高了mda-mb-231细胞的慢病毒感染率，使mda-mb-231 细胞基因编辑效率变得更高，解决了目前mda-mb-231细胞慢病毒感染率低的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种提高细胞感染率的增强感染培养基，所述增强感染培养基用于提高 mda-mb-231细胞慢病毒感染率，所述增强感染培养基的组分包括l15培养基、 rpmi-1640培养基、胎牛血清、非必需氨基酸和表皮细胞生长因子；
8.按照总原料的体积百分比计算，所述胎牛血清的添加量为10％，所述非必需氨基酸的添加量为1％；
9.所述表皮细胞生长因子的添加量为2～3ng/ml。
10.进一步的，所述增强感染培养基的组分还包括0.5～1ug/ml的氢化可的松或/ 和0.005～0.01ug/ml的胰岛素样生长因子-1。
11.进一步的，在所述增强感染培养基中，所述l15培养基和所述rpmi-1640 培养基的
体积比为1：1。
12.进一步的，所述增强感染培养基的组分包括l15培养基、rpmi-1640培养基、胎牛血清、非必需氨基酸、表皮细胞生长因子、氢化可的松和胰岛素样生长因子-1；
13.按照总原料的体积百分比计算，所述胎牛血清的添加量为10％，所述非必需氨基酸的添加量为1％；
14.所述表皮细胞生长因子的添加量为3ng/ml，所述氢化可的松的添加量为 0.5～1ug/ml，所述胰岛素样生长因子1的添加量为0.01ug/ml。
15.一种提高mda-mb-231细胞感染率的方法，使用上述的提高mda-mb-231 细胞感染率的增强感染培养基，包括以下步骤；
16.(1)将mda-mb-231细胞消化成单细胞悬液，将单细胞悬液接种至细胞培养板中，加入常规培养基，并在37℃和环境空气的条件下进行培养；
17.(2)待步骤(1)中的mda-mb-231细胞培养至24～48h时，将常规培养基更换为增强感染培养基，并于37℃和体积分数为5％二氧化碳的环境下培养，培养20～26h；
18.(3)维持步骤(2)的培养条件，使用带egfp表达框的慢病毒感染 mda-mb-231细胞，感染时间为44～52h；
19.(4)感染完成后，将增强感染培养基更换为常规培养基继续培养，观察有 egfp荧光信号的mda-mb-231细胞，并计算感染率。
20.进一步的，所述步骤(1)的操作如下：将对数生长期的mda-mb-231细胞消化成成单细胞悬液，按照1
×
105/孔的细胞接种量将单细胞悬液接种至12孔细胞培养板中，加入1ml常规培养基，并在37℃和环境空气的条件下进行培养。
21.进一步的，在所述步骤(3)中，所述带egfp表达框的慢病毒的感染复数为30。
22.进一步的，在所述步骤(1)和步骤(4)中，所述常规培养基为含谷氨酰胺和胎牛血清的leibovitz’s l-15培养基。
23.上述技术方案具有以下有益效果：
24.1、本技术方案的增强感染培养基通过混合使用leibovitz’s l-15培养基和 rpmi-1640培养基，以及添加胎牛血清、非必需氨基酸(nonessential amino acid，naa)和表皮细胞生长因子这些添加剂，显著提高了mda-mb-231细胞的慢病毒感染率，使mda-mb-231细胞基因编辑效率变得更高，解决了目前mda-mb-231细胞慢病毒感染率低的问题，而且在mda-mb-231细胞的培养和病毒感染过程中mda-mb-231细胞形态正常，生长较快，同时使用本技术方案的增强感染培养基可以在37℃和5％co2的常规培养环境进行mda-mb-231细胞的培养，能大大提高培养和感染率，降低操作难度和成本。
25.2、本技术方案通过在增强感染培养基进一步添加0.5～1ug/ml的氢化可的松或/和0.005～0.01ug/ml的胰岛素样生长因子-1(igf1)，能进一步增加 mda-mb-231细胞慢病毒感染率，使得mda-mb-231细胞慢病毒感染率达到 75％～80％。
附图说明
26.图1是实施例1中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
27.图2是实施例2中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
28.图3是实施例3中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
29.图4是实施例4中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
30.图5是实施例5中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
31.图6是对比例1中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
32.图7是对比例2中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
33.图8是对比例3中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
34.图9是对比例4中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
35.图10是对比例5中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
36.图11是对比例6中对mda-mb-231细胞进行病毒感染后的细胞状态图；
37.其中，在每一个附图中，位于左边的图(如a、b、c、d、e、f、g、h、 i、j和k)是指明场下的细胞状态图，位于右边的图(如a、b、c、d、e、f、g、 h、i、j和k)是指原位下细胞内绿色荧光情况图，绿色荧光细胞数/明场下细胞总数的比值即为感染率。
具体实施方式
38.下面结合附图及具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
39.一种提高细胞感染率的增强感染培养基，增强感染培养基用于提高 mda-mb-231细胞慢病毒感染率，增强感染培养基的组分包括leibovitz’s l-15 培养基、rpmi-1640培养基、胎牛血清、非必需氨基酸和表皮细胞生长因子；
40.按照总原料的体积百分比计算，胎牛血清的添加量为10％，非必需氨基酸的添加量为1％；
41.表皮细胞生长因子的添加量为2～3ng/ml。
42.mda-mb-231被广泛用于三阴性乳腺癌的相关研究，通过zfn、talen、 crispr/cas9技术进行基因编辑，从而建立基因敲除、敲入、点突变等细胞株是常用的研究手段，mda-mb-231细胞常规转染方法是采用的慢病毒法，虽然能感染，但是效率比较低，只有30％左右，需要通过额外导入抗性基因进行筛选，提高感染率，但是通过药筛的方式富集的稳转细胞，细胞状态差，pool细胞和单克隆鉴定的敲除阳性率比较低，导致mda-mb-231细胞基因编辑效率受到制约。
43.由于mda-mb-231细胞培养环境有别于绝大多数细胞，需要采用atcc培养条件进行，即在37℃和环境空气下，在含谷氨酰胺和10％胎儿牛血清(fbs) 的leibovitz’s l-15培养基中进行贴壁培养，由于现有常规的培养箱均是含5％ co2的，因此需配备专用培养箱对mda-mb-231细胞进行培养，会大大增加成本和管理操作难度，而且在该培养条件下对mda-mb-231细胞进行培养和进行病毒感染时，mda-mb-231细胞的慢病毒感染率非常低，仅为30％左右，本技术方案的增强感染培养基通过混合使leibovitz’s l-15培养基和rpmi-1640培养基，以及添加胎牛血清、非必需氨基酸(nonessential amino acid，naa)和表皮细胞生长因子这些添加剂，显著提高了mda-mb-231细胞的慢病毒感染率，使mda-mb-231细胞基因编辑效率变得更高，解决了目前mda-mb-231细胞慢病毒感染率低的问题，而且在mda-mb-231细胞的培养和病毒感染过程中 mda-mb-231细胞形态正常，生长较快，同时使用本技术方案的增强感染培养基可以在37℃和5％co2的常规培养环境进行mda-mb-231细胞的培养，能大大提高慢病毒感染率，降低操作难度和成本。
44.表皮细胞生长因子(epidermal growthfactor，简称egf)是人体内分泌的一种重
要细胞生长因子，有很强的生理活性，能够强烈刺激mda-mb-231细胞生长，促进mda-mb-231细胞的分裂，抑制衰老基因表达，使mda-mb-231 细胞保持最佳生理状态，通过在增强感染培养基中添加egf能有效提高 mda-mb-231细胞慢病毒感染率mda-mb-231细胞慢病毒感染率，使得 mda-mb-231细胞慢病毒感染率达到75％左右。值得说明的是，egf的添加量不宜超过3ng/ml，会导致mda-mb-231细胞在培养和病毒过程中细胞形态异常，而当egf的添加量少于2ng/ml时，提升mda-mb-231细胞慢病毒感染率的效果不明显，因此本技术方案中，egf的添加量为2～3ng/ml。
45.通过采用本发明的增强感染培养基，mda-mb-231细胞可以在37℃和5％co2的常规环境下进行正常培养，且更为显著的提高了慢病毒对mda-mb-231细胞的感染效率，使mda-mb-231细胞基因编辑效率变得更高，解决了目前 mda-mb-231细胞慢病毒感染率低的问题。
46.具体的，l15培养基是指leibovitz’s l-15培养基，rpmi-1640培养基是洛斯维
·
帕克纪念研究所(roswell park memorial institute)所研发的一类细胞培养基，培养基代号为1640；l15培养基和rpmi-1640培养基均可在市面上直接购买得到。
47.进一步的说明，增强感染培养基的组分还包括0.5～1ug/ml的氢化可的松或/ 和0.005～0.01ug/ml的胰岛素样生长因子-1。
48.值得说明的是，本技术方案通过在增强感染培养基进一步添加0.5～1ug/ml 的氢化可的松或/和0.005～0.01ug/ml的胰岛素样生长因子-1(igf1)，能进一步增加mda-mb-231细胞慢病毒感染率，使得mda-mb-231细胞慢病毒感染率达到75％～80％。
49.具体来说，当氢化可的松的添加量为0.5～1ug/ml时，mda-mb-231细胞慢病毒感染率较高，若氢化可的松的添加量少于0.5ug/ml，则提升感染率不明显，若氢化可的松的添加量大于1ug/ml时，会导致mda-mb-231细胞形态异常，生长状态不佳，从而会使得mda-mb-231细胞的慢病毒感染率下降；当胰岛素样生长因子-1(igf1)的添加量少于0.005g/ml时，对于提升mda-mb-231细胞感染率的效果不明显，当胰岛素样生长因子-1的添加量大于0.01ug/ml时，也会导致mda-mb-231细胞形态异常，生长状态不佳，从而会使得mda-mb-231 细胞的慢病毒感染率下降。
50.进一步的说明，在增强感染培养基中，l15培养基和rpmi-1640培养基的体积比为1：1。
51.值得说明的是，本技术方案的增强感染培养基通过混合使用体积比为1：1 的l15培养基和rpmi-1640培养基，能够显著提高mda-mb-231细胞的慢病毒感染率，现有常规的mda-mb-231细胞的培养基为包含10％fbs和1％非必需氨基酸的l15培养基，采用该常规培养基，mda-mb-231细胞的慢病毒感染率仅为30％左右，在添加剂相同的情况下，使用体积比为1：1的l15培养基和 rpmi-1640培养基，mda-mb-231细胞的慢病毒感染率能提升至50％，而且，使用该增强感染培养基能在37℃和5％co2的常规培养环境对进行 mda-mb-231细胞的培养，在培养过程中mda-mb-231细胞形态正常，成长较快，细胞良好的生长状态是达到高感染率的保证，选用细胞形态较好和轮廓清晰的细胞进行感染可提高感染率。
52.进一步的说明，增强感染培养基的组分包括leibovitz’s l-15培养基、 rpmi-1640培养基、胎牛血清、非必需氨基酸、表皮细胞生长因子、氢化可的松和胰岛素样生长因子-1；
53.按照总原料的体积百分比计算，胎牛血清的添加量为10％，非必需氨基酸的添加
量为1％；
54.表皮细胞生长因子的添加量为3ng/ml，氢化可的松的添加量为0.5～1ug/ml，胰岛素样生长因子1的添加量为0.01ug/ml。
55.值得指出的是，采用上述的增强感染培养基对mda-mb-231细胞进行培养，能更好的调整细胞状态，缩短mda-mb-231细胞的倍增时间，使得 mda-mb-231细胞细胞处于一个容易被病毒感染的状态，从而能更显著地提升 mda-mb-231细胞的，而且采用以上技术方案的增强感染培养基使得培养环境变成了变常规的5％co2环境培养，对于细胞生长和感染率提升也有帮助，使得慢病毒感染率达到80％左右。
56.一种提高mda-mb-231细胞感染率的方法，使用上述的提高mda-mb-231 细胞感染率的增强感染培养基，包括以下步骤；
57.(1)将mda-mb-231细胞消化成单细胞悬液，将单细胞悬液接种至细胞培养板中，加入常规培养基，并在37℃和环境空气的条件下进行培养；
58.(2)待步骤(1)中的mda-mb-231细胞培养至24～48h时，将常规培养基更换为增强感染培养基，并于37℃和体积分数为5％二氧化碳的环境下培养，培养20～26h；
59.(3)维持步骤(2)的培养条件，使用带egfp表达框的慢病毒感染 mda-mb-231细胞，感染时间为44～52h；
60.(4)感染完成后，将增强感染培养基更换为常规培养基继续培养，观察有 egfp荧光信号的mda-mb-231细胞，并计算感染率。
61.值得说明的是，在步骤(3)中，将使用带egfp表达框的慢病毒感染 mda-mb-231细胞，感染时间为44～52h，随着感染时间的增长虽然会增加感染率，但是容易导致mda-mb-231细胞产生细胞毒性或死亡。
62.优选的，本技术方案中病毒感染时间为48h。
63.具体的，egfp是指增强绿色荧光蛋白。
64.进一步的说明，步骤(1)的操作如下：将对数生长期的mda-mb-231细胞消化成成单细胞悬液，将单细胞悬液按照1
×
105/孔的细胞接种量接种至12孔细胞培养板中，加入1ml常规培养基，并在37℃和环境空气的条件下进行培养。
65.具体来说，本技术方案采用处于对数生长期的mda-mb-231细胞进行培养和病毒感染，使得mda-mb-231细胞处于一个更容易被病毒感染的状态，能增加mda-mb-231细胞的慢病毒感染率。
66.进一步的说明，在步骤(3)中，带egfp表达框的慢病毒的感染复数为30。
67.值得指出的是，感染复数(multiplicity ofinfection，moi值)是指在一个系统中感染病毒的细胞数和总细胞数之比，当带egfp表达框的慢病毒的感染复数 (moi值)为30，mda-mb-231细胞的慢病毒感染率最佳，且此时mda-mb-231 细胞形态正常，若慢病毒的感染复数(moi值)大于30，会导致mda-mb-231 细胞产生细胞毒性或死亡。
68.进一步的说明，在步骤(1)和步骤(4)中，常规培养基为含谷氨酰胺和胎牛血清的leibovitz’s l-15培养基。
69.具体来说，常规培养基为含谷氨酰胺和10％胎儿牛血清(fbs)的leibovitz
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s l-15培养基，可以从市面上直接购买得到。
70.下面结合实施例和对比例进一步阐释本发明的技术方案。
71.实施例1-5
72.一种提高mda-mb-231细胞感染率的方法，包括以下步骤；
73.(1)将对数生长期的mda-mb-231细胞消化成悬单细胞液，按照1
×
105/ 孔的细胞接种量将单细胞悬液接种至12孔细胞培养板中，加入1ml常规培养基，并在37℃和环境空气的条件下进行培养，其中，常规培养基为含谷氨酰胺和胎牛血清的leibovitz’s l-15培养基。
74.(2)待步骤(1)中的mda-mb-231细胞培养至36h时，将常规培养基更换为增强感染培养基，并于37℃和体积分数为5％二氧化碳的环境下培养，培养24h，其中，增强感染培养基的组分如下表1所示；
75.(3)维持步骤(2)的培养条件，使用带egfp表达框的慢病毒感染 mda-mb-231细胞，感染时间为48h，其中，带egfp表达框的慢病毒感染 mda-mb-231细胞的感染复数(moi值)为30；
76.(4)感染完成后，将增强感染培养基更换为常规培养基继续培养，观察有 egfp荧光信号的mda-mb-231细胞，并计算感染率，具体的，通过荧光显微镜在4倍物镜下分别在白光及蓝光通道拍摄明场及绿色荧光，通过统计蓝光通道下绿色荧光细胞数/明场条件下细胞总数的比值即为感染率，实施例1-7的计算结果如下表1所示。
77.对比例1-6
78.对比例1-6中提高mda-mb-231细胞感染率的方法和实施例1基本相同，不同之处在于，对比例1-6中增强感染培养基的组分和实施例1中增强感染培养基的组分不同，具体的，对比例1-6中组分的组分如下表1所示。
79.具体的，使用带egfp表达框的慢病毒感染对比例1-6的mda-mb-231细胞后，将增强感染培养基更换为常规培养基继续培养，观察有egfp荧光信号的mda-mb-231细胞，并计算感染率，具体的，通过荧光显微镜在4倍物镜下分别在白光及蓝光通道拍摄明场及绿色荧光，通过统计蓝光通道下绿色荧光细胞数/明场条件下细胞总数的比值即为感染率，对比例1-6的计算结果如下表1 所示。
80.表1实施例1-5和对比例1-6中增强感染培养基的组分和感染率
[0081][0082]
注：在表1中，l15是指leibovitz’s l-15培养基，rpmi-1640是指rpmi-1640 培养基。
[0083]
从表1的计算结果可知，使用实施例1-5中的增强感染培养对mda-mb-231 细胞进行培养和病毒感染后，mda-mb-231细胞的感染率均达到75％及以上，且由实施例5的检测结果可知，当增强感染培养基中leibovitz’s l-15培养基和 rpmi-1640培养基的体积比为1：1，且添加10％胎牛血清、1％非必需氨基酸、 3ng/ml的表皮细胞生长因子、1ug/ml的氢化可的松和0.01ug/ml胰岛素样生长因子-时，mda-mb-231细胞的慢病毒感染率最高，达到82％，接近现有常规培养方法的mda-mb-231细胞的慢病毒感染率的三倍。
[0084]
从对比例1的检测结果可知，使用mda-mb-231细胞常规的培养条件，即含10％fbs和1％naa的leibovitz’s l-15培养基，对mda-mb-231细胞进行培养和慢病毒感染时，mda-mb-231细胞的感染率非常低，仅为30％；从对比例1、对比例2和对比例3的计算结果可知，当添加剂相同的情况下，当基础培养基由体积比为1:1的leibovitz’s l-15培养基和dmem培养基组成时， mda-mb-231细胞的感染率会大大下降，仅为5％，而使用本技术方案中体积比为1:1的leibovitz’s l-15培养基和rpmi-1640培养基，会显著提高mda-mb-231 细胞的感染率，相对于传统的培养基，mda-mb-231细胞的感染率提升66.6％；从对比例3和对比例4的检测结果可知，抗坏血酸对提升mda-mb-231细胞的感染率的作用较小，几乎没有作用；从对比例5-6的检测结果可知，若增强感染培养基的特殊添加剂只添加氢化可的松和igf1中的任意一种，虽然也能提升 mda-mb-231细胞的感染率，但是提升程度相对较低，由此可见，本
技术方案通过使用混合培养基和添加多种添加剂协同作用，能有效提高mda-mb-231细胞的感染率。
[0085]
对比例7-9
[0086]
一种增强感染培养，对比例7-10的增强感染培养中血清比例、添加剂和特殊添加剂的组成均和实施例1相同，不同之处在于，基础培养基的组成不同，采用对比例7-9的增强感染培养并在表2的培养环境下培养mda-mb-231细胞，培养7d，在培养过程中每天观察mda-mb-231细胞的细胞形态和状态，并记录下来，观察结果如下表2所示：
[0087]
表2对比例7-9中增强感染培养基的组分和细胞情况
[0088]
组别基础培养基培养环境细胞情况实施例1l15：rpmi-1640＝1:137℃，5％co2形态正常，2-3天传代对比例7l15：dmem＝1:137℃，5％co2形态正常，2-3天传代对比例8l15：f12k＝1:137℃，5％co2部分细胞形态异常对比例9l15：mem＝1:137℃，5％co2生长较缓慢，4天传代
[0089]
从表2可知，在对比例8的观察结果可以看出，若基础培养基采用体积比为1:1的leibovitz’s l-15培养基和f12k培养基，并在37℃和5％co2的培养条件下培养，会导致部分mda-mb-231细胞形态异常，不仅会导致后期感染率大大下降，而且不利于基因编辑；从对比例9的观察结果可知，若基础培养基采用体积比为1:1的leibovitz’s l-15培养基和mem，并在37℃和5％co2的培养条件下培养，mda-mb-231细胞生长较缓慢，也不利于后期对mda-mb-231 细胞进行病毒感染。从实施例1和对比例1的观察结果可知，采用体积比为1:1 的leibovitz’s l-15培养基和rpmi-1640培养基的组合、或采用体积比为1:1 的leibovitz’s l-15培养基和dmem培养基的组合作为基础培养基制备得到的增强感染培养基，并在37℃和5％co2的培养条件下，对mda-mb-231细胞进行培养，在培养过程中mda-mb-231细胞形态正常，2-3天传代，由此可见，使用实施例1和对比例1的增强感染培养基，能够使mda-mb-231细胞在37℃、5％co2的环境下进行培养，而从对比例2的检测结果可知，采用体积比为1:1 的leibovitz’s l-15培养基和dmem培养基组成的增强感染培养基，对 mda-mb-231细胞进行病毒感染时，mda-mb-231细胞的感染率会大大下降，为采用体积比为1:1的leibovitz’s l-15培养基和rpmi-1640培养基组成的增强感染培养基，对mda-mb-231细胞进行病毒感染时，mda-mb-231细胞的感染率会显著上升，因此，本技术方案中采用体积比为1:1的leibovitz’s l-15培养基和rpmi-1640培养基组成的增强感染培养基能大大提升mda-mb-231细胞的感染率。
[0090]
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。