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腺相关病毒(Adeno-Associated Viral Vector,AAV)简介

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摘要 : 腺相关病毒属微小病毒科( parvovirus),为无包膜的单链线状 DNA 病毒。AAV 的基因组约 4700bp,包括上下游两个开放读码框架(ORF),位于分别由 145 个核苷酸组成的 2 个反向末端重复序列(ITR)之间。
腺相关Adeno-Associated Viral VectorAAV简介
腺相关病毒属微小病毒科( parvovirus),为无包膜的单链线状 DNA 病毒。AAV 的基因组约 4700bp,包括上下游两个开放读码框架(ORF),位于分别由 145 个核苷酸组成的 2 个反向末端重复序列(ITR)之间。
基因组中有 3 个启动子(P5、P19 和 P40) 和 2 个开放阅读读框(ORF),rep 和 cap,如图 1 所示。rep 编码 4 个重叠的多功能蛋白,即 Rep78、Rep68、Rep52 和 Rep40,其中 Rep78 与 Rep68 参与 AAV 的复制与整合,Rep52 和 Rep40 具有解螺旋酶和 ATP 酶活性,与 Rep78、Rep68 共同参与单链基因组的复制;cap 编码的 VP1、VP2、VP3是装配成完整病毒所需要的衣壳蛋白,它们在 AAV 病毒整合、复制和装配中其重要作用。
 腺相关病毒(Adeno-Associated Viral Vector,AAV)简介
图 1. AAV 基因组结构
 
、腺相关病毒的优点
1.  安全性高:迄今从未发现野生型 AAV 对人体致病,重组 AAV 基因组序列上去除了大部分的野生型 AAV 基因组元件,进一步保证了安全性;
2.  免疫原性低:AAV2 的基因组仅 4681 个核苷酸,便于用常规的重组 DNA技术进行操作,而且进行动物实验时造成的免疫反应小;
3.  宿主范围广:能感染分裂细胞和非分裂细胞;
4.  表达稳定:能介导基因的长期稳定表达;
5.  物理性质稳定:在 60℃不能被灭活,能抗氯仿;

 
重组腺相关病毒载体系统简介
AAV是一种复制缺陷型微小病毒,其增殖复制需要腺病毒或疱疹病毒的辅助。AAV无辅助病毒系统(AAV Helper-Free System)可以在无辅助病毒的条件下生产出重组腺相关病毒。在AAV Helper-Free System 中,生产具有感染性的AAV 病毒颗粒所需的腺病毒基因产物(如:E2A,E4 等基因)大部分由pHelper 质粒提供,其余的腺病毒基因产物由稳定表达腺病毒E1基因的AAV-293宿主细胞提供。AAV-293细胞是HEK293细胞经过改良腺相关病毒生产能力而衍生出的亚克隆细胞系。野生型AAV 基因组由病毒rep 和cap 基因(分别编码AAV复制和包装相关的基因)及位于两侧的表达和包装必须的顺式作用元件——反向末端重复序列(Inverted Terminal Repeats,ITRs)组成。在AAV Helper-Free System中,rep 和cap 基因从病毒载体中被转移到辅助质粒pAAV-RC 中,AAV ITRs 仍位于病毒载体中。在辅助质粒的帮助下,仅需两端的ITR 就能将携带的外源片段包装进入腺相关病毒颗粒,因此,rep 和cap 基因的转移后空出的位置是允许外源基因插入病毒基因组中的最大限度。由于不再需要活的辅助病毒,AAV Helper-Free System 提供一个更安全,更便利的替代逆转录病毒和腺病毒的基因传递系统。
腺相关病毒(Adeno-Associated Viral Vector,AAV)简介

图2. AAV Helper-Free System腺相关病毒系统

 
AAV与其他病毒的生物学特性比较
 
  腺相关病毒 慢病毒 逆转录病毒 腺病毒
包膜
颗粒直径 20-30 nm 90-100 nm 90-100 nm 60-90nm
基因组 单链DNA 双链RNA 双链RNA 双链DNA
组织表达持续时间  > 6个月 > 2个月  > 2个月  ~1个月
宿主基因组整合方式 定向低频整合或非整合 随机高频整合 随机高频整合 非整合
 

重组腺相关病毒载体不同血清型
    研究发现AAV具有多种血清型,各种不同血清型的AAV载体的主要区别是衣壳蛋白不同,因此对不同的组织和细胞的转染效率存在差异。目前汉恒生物在包装腺相关病毒时有12中不同的AAV血清型可供客户选择,建议客户针对不同组织器官选择相应血清型的AAV病毒,详见下表。
12不同血清型AAV对各组织器官细胞的亲和性
血清型 组织亲和性
AAV2/1 肌肉,心脏,骨骼肌(包括心肌),神经组织
AAV2/2 中枢神经,肌肉,肝脏,脑组织,眼,
AAV2/3 肌肉,肝脏,肺,眼
AAV2/4 中枢神经,肌肉,眼,脑
AAV2/5 肺,眼,中枢神经,关节滑膜,胰腺
AAV2/6 肺,心脏
AAV2/7 肌肉,肝脏
AAV2/8 肝脏,眼,中枢神经,肌肉
AAV2/9 心脏,肌肉,肺(肺泡),肝脏,中枢神经
AAV2/DJ 肝脏,视网膜,肺,肾脏
AAV2/DJ/8         肝脏,眼,中枢神经,肌肉
AAV2/Rh10 肺, 心脏,肌肉,中枢神经,肝脏

腺相关病毒(Adeno-Associated Viral Vector,AAV)简介
A.      AAV9感染小鼠脑组织(PMID: 23503602)
B.       AAV2感染大鼠脑组织
C.       AAV2感染肾脏(PMID: 23216315)
D.      AAV感染心脏(PMID: 20703310)
E.       AAV9感染骨骼肌(PMID: 21811247)
F.       AAV感染肝脏(PMID: 19861950)
 

作者:汉恒生物 点击:

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