AAV病毒和它的血清型们

腺相关病毒（Adeno-associated virus，AAV）是细小病毒科（Parvoviridae）的病毒，病毒颗粒大小约为 20-25 nm,是目前已知的最小的动物病毒。AAV是一种复制缺陷型病毒，其增殖复制需要腺病毒（Adenovirus，Ad）或者单纯孢疹病毒（Herpes simplex virus，HSV）的辅助。在缺乏辅助病毒的情况下，AAV可以在许多类型的细胞中长期潜伏存在。

虽然AAV感染在人类中很常见，但与任何已知疾病无关，加上其转导分裂细胞和静止细胞的能力、非常低的免疫原性以及转基因长期表达（与野生型AAV病毒感染后整合到宿主细胞DNA不同，重组AAV载体主要作为染色体外游离体长期存在）。这些特性使AAV作为一种高效安全的转基因载体，被广泛应用于基因治疗、神经环路标记、活体成像、基因编辑以及神经系统疾病动物模型的制备等方面。

AAV是单链 DNA 病毒，基因组结构简单，全长约 4.7kb。AAV基因组DNA的两端为145个核苷酸长度的反向末端重复序列（inverted terminal repeat,ITR），ITR序列折叠成发卡结构，是DNA复制起始和包装重组AAV基因组为感染性的病毒颗粒所需的顺式作用元件。ITR 序列之间为病毒编码区，含有Rep和Cap两个基因。其中Rep基因编码Rep78、Rep68、Rep52和Rep40四种蛋白质，主要作用于病毒基因组复制以及与宿主基因组的整合；而Cap基因编码VP1、VP2 和VP3三种病毒衣壳蛋白和组装激活蛋白AAP，主要作用于病毒基因组的包装以及从宿主细胞中的分泌。

VP1和VP2蛋白共享VP3序列，并在其N端具有其他残基。VP1的N端具有一个保守的磷脂酶A2序列，该序列与病毒从体内逃逸有关，并对其感染性至关重要；VP2蛋白对于组装或者感染并非比不可少；VP3蛋白的核心由保守的β-桶基序组成，决定了不同血清型AAV与宿主细胞作用受体的差异。

 现在发现的十多种常见血清型以及上百种病毒变种的主要区别在于衣壳蛋白Cap基因的不同，编码结构蛋白的不同从而导致不同血清型的 AAV 对不同的组织和细胞感染效率不同。AAV2是人类发现最早、研究最早的血清型，在这几十年的研究中AAV2是研究得最清楚的血清型。但AAV2有一定的局限性，它对很多组织和细胞的感染效率不高。

通过对AAV2 进行改造，即利用携带有目的血清型的cap基因和AAV2 Rep基因的辅助包装质粒、腺病毒辅助质粒以及含有 AAV2 ITR（两个末端倒转重复序列）及目的基因表达的AAV载体质粒三质粒一起转染 293细胞，可获得不同血清型的重组AAV（rAAV）。

腺相关病毒的转导效率与细胞类型有关。有些细胞类型显示较低的转导效率，而有些细胞类型则显示较高的效率。在设计腺相关病毒的转导实验时，可使用表达绿色荧光蛋白的不同血清型的腺相关病毒来确定待转导组织或者细胞的最适血清型。

对于不难感染的细胞，转导细胞的初始MOI可在1×104-1×106 genome copy（GC）之间。对于较难感染的细胞则需要更高的MOI。如果腺相关病毒应用于体外细胞实验，超纯化处理不是必须的。对于体内研究（动物实验），使用超纯化的、无杂质（无活性的病毒颗粒、细胞碎片和培养液成分）的腺相关病毒在避免引发强免疫反应方面至关重要。此外，超纯化处理可提升病毒滴度至适合体内实验的水平。

AAV在组织中的转导效果可以持续2-6个⽉，并且通常在注射后2-4周可以达到表达峰值。不同血清型的 AAV 对不同的组织感染效率不同。例如，使用AAV重组病毒载体治疗神经系统疾病时，一般选用AAV9的血清型以穿越血脑屏障，而基于AAV9型改造的两个新型AAV血清型：AAV-PHP.eB和AAV-PHP.S分别对中枢神经系统和外周神经系统具有更好的嗜性。

而在肝脏研究中，AAV2 首先被报道在小鼠体内实施静脉注射后具肝嗜性。随后，多 种常用的 AAV 血清型载体（AAV1-9、rh10）在小鼠体内被证实具有肝嗜性，其中AAV8 转导效率非常高。

海星生物目前提供十多种常见血清型的AAV病毒包装和纯化服务，我们推荐的不同AAV血清型组织嗜性如下表所示：

 参考文献：

(1) Grieger J C ,  Samulski R J . Adeno-associated virus vectorology, manufacturing, and clinical applications.[J]. Methods in Enzymology, 2012, 507:229-254.

(2) Chahal P S ,  Schulze E ,  Tran R , et al. Manufacturing of Adeno-Associated Viruses of Different Serotypes for Gene Therapy Applications[C]// 12th Annual Meeting of the American Society of Gene Therapy. 2009.

(3) Lykken EA, Shyng C, Edwards RJ, Rozenberg A, Gray SJ. Recent progress and considerations for AAV gene therapies targeting the central nervous system. J Neurodev Disord. 2018 May 18;10(1):16.

作者：海星生物       

公众号：Cas9X细胞基因编辑

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