和元双十一•科研不缺席 | 病毒载体的选择及应用

◆腺相关病毒（AAV）是微小病毒科家族的成员之一，是一类无法自主复制、无被膜的二十面体微小病毒，其直径约20-26nm，含有4.7kb左右的线状单链DNA作为基因组。由于其血清型多样、免疫原性极低、安全性高、宿主细胞范围广（对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力）、扩散能力强、体内表达基因时间长等特点，AAV被视为最有前途的基因研究和基因治疗载体之一。

◆纯化后的AAV病毒载体可以用于侵染细胞，侵染细胞时，AAV与细胞表面特异性受体结合，激活胞内信号通路，进而触发AAV通过受体介导的内吞作用进入细胞，在核内体、高尔基体等细胞器的协助下进入细胞核，随后病毒裂解，其单链DNA复制成为双链DNA后表达目的基因。
 

◆AAV是表达小基因序列的理想载体，广泛应用于体内研究中。它们通常被用于向哺乳动物的大脑及各组织脏器递送外源基因、荧光标记、钙指示剂和生理操控工具等。

◆在借助AAV载体进行体内基因传递时，病毒的注射方式、注射体积及血清型的选择都是尤为重要。借助定点注射和系统注射，AAV载体能够在大量细胞中广泛表达，AAV不同的血清型对于不同细胞亦有一定的亲嗜性，在具体研究时需注意不同血清型的选择（和元生物拥有多年AAV应用经验，欢迎咨询）。

◆在体外实验中，传统观点认为AAV的效率有限，且感染细胞所需的MOI高。但近年来开发出的多种新型AAV载体为我们提供了一些新的思路，如AAV-DJ血清型的AAV对于体外培养细胞系的感染效率亦非常可观，这为广大研究者提供了新的思路。
 

◆慢病毒载体（Lentivirus）是一类改造自人免疫缺陷病毒（HIV）的病毒载体，是逆转录病毒的一种，基因组是RNA，其毒性基因已经被剔除并被外源性目的基因所取代，属于假型病毒。可利用逆转录酶将外源基因整合到基因组中实现稳定表达，具有感染分裂期与非分裂期细胞的特性。

◆慢病毒基因组进入细胞后，在细胞浆中反转录为DNA，形成DNA整合前复合体，进入细胞核后，DNA整合到细胞基因组中。整合后的DNA转录成mRNA，回到细胞浆中，表达目的蛋白；或产生小RNA。慢病毒介导的基因表达或小RNA干扰作用持续且稳定，并随细胞基因组的分裂而分裂。
 

◆慢病毒载体具有宿主范围广，基因容量大等特点。体外应用时，慢病毒载体能够有效地感染培养的神经元、肝细胞、心肌细胞、肿瘤细胞、内皮细胞、干细胞等多种类型原代细胞和大部分细胞系。由于慢病毒的感染具有整合特性，其能够将外源基因有效地整合到宿主染色体上，因而可以达到持久性表达，从而构建稳转细胞株，用于基因的细胞功能研究。

◆体内应用时，慢病毒载体的应用不如rAAV载体应用广泛，因为其具有一定的免疫原性，且随机整合特性可能导致细胞功能基因的异常。相比较腺相关病毒，慢病毒的扩散范围较小，但其表达更快、基因容量更大（可容纳4kb），可作为大容量基因的载体。

◆腺病毒（ADV）是一种无包膜的线性双链DNA病毒，其空间结构为立体对称的20面体，衣壳由252个壳粒组成，直径在100nm左右。现已知有51种腺病毒，根据组织嗜性不同被分成ABCDEF六个不同亚群，其中C亚群的第2和第5血清型为最常见的腺病毒载体。

◆ADV的包装过程依赖于HEK-293细胞系。ADV对宿主细胞的侵染过程则是通过受体介导的内吞作用进入细胞内，基因组并不整合到宿主细胞基因组中，而是以游离状态在细胞核内表达，因而基于腺病毒载体的基因递送具有瞬时表达的特点。
 

◆腺病毒具有广泛的细胞和组织感染能力，且其携带基因片段的容量大（能达到7kb左右的容量）。体外应用时，腺病毒载体转基因效率高（接近100%的转导效率），且可转导不同类型的细胞，对于大量难转染细胞的基因递送是一个很好的工具。在体内应用时，腺病毒具有嗜肝的特点，可经尾静脉注射感染肝脏，但由于腺病毒免疫原性强，感染剧烈，故常会引起动物局部组织炎症反应和机体免疫反应，对动物体征和实验结果的客观性造成影响，因此，在利用腺病毒进行体内研究时，要考虑其使用剂量。

◆腺病毒可在短时间内快速表达，一般1-3天即可达到高峰（tips：对于快速表达，亦可以选择双链腺相关病毒—scAAV，具有高效、快速、低免疫原性的特点）。另外，由于其基因容量大，这使得腺病毒在大基因片段的表达中作用重要。
 

和元生物

专注于为重组病毒载体产品、溶瘤病毒产品、CAR-T产品等基因治疗的先导研究和药物研发提供基因治疗载体构建、靶点及药效研究、工艺开发及测试、IND-CMC药学研究、临床I-III期及商业化GMP生产等一站式CRO/CDMO服务.

 

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