8.3　昆虫或昆虫细胞表达系统

昆虫或昆虫细胞表达系统是以杆状病毒为外源基因载体，通过感染昆虫细胞或者昆虫幼虫来表达外源蛋白的系统。20世纪80年代就已成功开发出该系统，经过30多年的发展，利用核型多角体病毒（nuclear polyhedrosis virus，NPV）为载体的昆虫细胞表达系统已经成为一种高效表达系统。核型多角体病毒又称杆状病毒（Baculovirus），它是一种专性昆虫病毒，在杆状衣壳中含有双链环状超螺旋的DNA。此病毒生命周期包括三个主要阶段：①早期（病毒DNA合成阶段），包括病毒附着、早期病毒基因表达，以及关闭宿主基因表达；②晚期（病毒结构形成阶段），包括病毒复制、形成有利于病毒侵袭的出芽包膜；③极晚期（病毒封闭体形成阶段），包括多面包含体的形成、裂解细胞。此外，所产生的蛋白质还会发生与哺乳动物类似的翻译后修饰（如磷酸化、二硫键形成，甚至糖基化）。杆状病毒表达系统是安全的，因为杆状病毒对哺乳动物和植物无致病性，并且昆虫细胞在悬浮培养中易于生长，可提高蛋白质的产量。以杆状病毒为载体的昆虫细胞表达系统，是重组蛋白表达技术的一个重要组成部分。它被广泛用来制备蛋白质和病毒疫苗开发（如流感病毒和HPV疫苗开发），用于生命科学基础研究，如功能基因组学和信号传导分析。杆状病毒的代表种是苜蓿银纹夜蛾多核型多角体病毒（Autographa california multiple necleo polyhedrovirus，AcMNPV）和家蚕核型多角体病毒（Bombyx mori necleo polyhedrovirus，BmNPV），目前所用的昆虫杆状病毒载体，主要由这两种病毒组建而成。AcMNPV是一种溶源性病毒，基因组为双链DNA，可感染包括草地夜蛾（Spodoptera frugiperda，Sf）和粉纹夜蛾（Trichoplusia ni，Tn）在内的39种蛾子，而BmNPV只感染家蚕细胞系。除此之外，杆状病毒还有黄杉毒蛾多核型多角体病毒（Orgyia psedotsogata MNPV，OpMNPV）、舞毒蛾多核型多角体病毒（Lymantria dispar MNPV，LdMNPV）和甜菜夜蛾多核型多角体病毒（Spodoptera exigua MNPV，SeMNPV）等。

1977年美国植物保护研究所的Vaughn等从秋黏虫的蛹卵组织中分离获得亲代细胞IPLB-SF21AE。1983年该研究所的Smith等从亲代细胞中克隆获得了Sf-9细胞系。它对苜蓿尺蠖核型多角体病毒和其他杆状病毒高度敏感。通常用无血清培养基Grace培养基添加3.3 g/L水解乳蛋白和3.3 g/L酵母浸膏以及10％胎牛血清（胎牛血清主要为细胞生长提供必要的营养因子）来培养Sf-9细胞系。目前Sf-9细胞系已经被广泛用于高效表达外源蛋白。