腺相关病毒(Adeno-Associated Viral Vector,AAV)属于微小病毒科( 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核苷酸组成的2个反向末端重复序列(ITR)之间。由于腺相关病毒具有宿主范围广、安全性高、免疫原性低、表达稳定和物理性质稳定等优点,已被广泛地应用于基础研究和临床试验中,并且腺相关病毒载体已成为世界上最常用的基因治疗载体之一。
AAV特点:
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。
rAAV包装纯化及滴度检测:
AAV包装过程中,包装质粒负责编码目的基因以及两个末端反向重复序列(ITR,对于病毒的复制和包装具有决定性作用),辅助质粒包含AAV包装所需的cap(编码病毒衣壳蛋白)和rep(参与病毒的复制)基因,以及腺相关病毒Helper质粒。三种质粒共同转染293T细胞后,AAV病毒开始复制和包装。腺相关病毒的生产,采用三质粒系统在293T细胞中进行包装。所获得的病毒颗粒经过超速离心纯化,并通过qPCR对病毒基因拷贝进行滴定。一般情况下rAAV的滴度在1012~1013 VG/ml,完全可以满足各类整体实验的使用要求。
AAV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。目前爱科博生物在包装腺相关病毒时有9种不同的 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,见下表。
不同血清型AAV的组织亲嗜性
| 血清型 | 组织亲嗜性 |
| rAAV2/1 | 神经系统(高滴度顺向跨突触),肌肉,骨骼肌,心肌,平滑肌 |
| rAAV2/2 | 视网膜、神经系统,肌肉,肝脏,血管平滑肌 |
| rAAV2/2 | 视网膜、神经系统,肌肉,肝脏,血管平滑肌 |
| rAAV2/3 | 肌肉,肝脏,肺,眼 |
| rAAV2/4 | 神经系统,肌肉,眼,脑 |
| rAAV2/5 | 神经系统,肺,视网膜,肝脏,滑膜关节 |
| rAAV2/6 | 神经系统,肺,肌肉,心脏 |
| rAAV2/7 | 肌肉,肝脏 |
| rAAV2/8 | 神经系统,肝脏,肌肉,脂肪组织,胰腺,视网膜, |
| rAAV2/9 | 神经系统,心肌,肺,视网膜,皮肤 |
| AAV-PHP.eB | 跨血脑屏障(静脉注射) |
| AAV-DJ | 视网膜,肺,肾脏,体外感染细胞 |
AAV组织特异性启动子
| 启动子名称 | 组织噬性 | 细胞嗜性 | 报告基因 |
| Hb9 | 脊髓 | 运动神经元 | EGFP |
| Camk2a(short) | 脑 | 锥体神经元 | EGFP |
| Th | 脑 | 多巴胺能神经元 | EGFP |
| GFAP | 脑 | 星形胶质细胞 | EGFP |
| Iba1 | 脑 | 小胶质细胞 | EGFP |
| SYN1 | 脑 | 成熟神经元 | EGFP |
| NSE | 神经系统 | 多种神经元 | EGFP |
| Nes | 发育中的神经元 | 神经肝细胞、神经前体细胞 | EGFP |
| Cnp | 神经系统、睾丸和淋巴 | 髓鞘寡突胶细胞、施万细胞 | EGFP |
| Tuba1a | 胚胎发育中的和出生后早期的神经系统 | 发育中的神经元,不包括星形胶质细胞和髓鞘寡突胶细胞 | EGFP |
| cTnT | 心脏 | 心肌细胞 | EGFP |
| αMHC | 心脏 | 心肌细胞 | EGFP |
| Hcn4 | 胚胎心脏 | 心肌细胞 | EGFP |
| CD68 | 血液 | 单核球及巨噬细胞 | EGFP |
| Tie1 | 血管 | 血管内皮细胞 | EGFP |
| CD144 | 血管(肺、心脏、卵巢、脾脏和肾小球) | 血管内皮细胞 | EGFP |
| MHCK7 | 小鼠骨骼肌和心肌 | 分化的有丝分裂后横纹肌细胞 | EGFP |
| Myog | 肌肉 | 成肌细胞 | EGFP |
| ACTA1 | 肌肉 | 成肌细胞 | EGFP |
| SM22a | 平滑肌 | 血管平滑肌细胞 | EGFP |
| EnSM22a | 平滑肌 | 血管平滑肌细胞 | EGFP |
| Afb | 肝脏 | 肝细胞 | EGFP |
| Alb | 肝脏 | 成熟肝细胞 | EGFP |
| TBG | 肝脏 | 肝细胞 | EGFP |
| SPB | 肺 | AT II细胞(肺泡II型上皮细胞)和Clara细胞(细支气管上皮细胞) | EGFP |
| Col2a1 | 软骨组织 | 软骨细胞 | EGFP |
| Runx2 | 骨组织 | 早期成骨细胞 | EGFP |
| CD11b | 骨髓 | 成熟髓样细胞系 | EGFP |
| Col1a1 | 骨、牙齿和肌腱 | 成骨细胞和成纤维细胞 | EGFP |
| OC | 骨及软骨组织 | 成骨细胞、骨细胞和肥大软骨细胞 | EGFP |
| NPHS2 | 肾脏 | 足细胞 | EGFP |
| MMTV | 乳腺 | 涎腺导管细胞、乳腺上皮细胞 | EGFP |
| Wap | 乳腺 | 乳腺肺泡上皮细胞 | EGFP |
| HIP | 胰腺 | 胰岛β细胞 | EGFP |
| Ins2 | 胰腺 | 胰岛β细胞 | EGFP |
| Pdx1 | 胚胎发育中的胰腺和成人胰岛 | 胰腺祖细胞和胰腺β细胞 | EGFP |
| ProA1 | 视网膜 | 视锥细胞 | EGFP |
| hRHO | 视网膜 | 视杆细胞 | EGFP |
| hBEST1 | 视网膜 | 视网膜色素上皮细胞 | tdTomato |
| aP2 | 脂肪 | 脂肪细胞 | EGFP |
| AdipoQ | 脂肪 | 脂肪细胞 | EGFP |
| K14 | 表皮组织 | 角质细胞 | EGFP |
| mTyr | 表皮组织 | 黑色素细胞和黑色素瘤细胞 | EGFP |
| BK5 | 表皮组织 | 角质细胞 | EGFP |
rAAV载体应用案例
| 血清型+启动子 | 荧光 | 注射(观察)部位 | 病毒滴度 | 注射体积 | 观察时间 |
| AAV2/9-hSyn | tdTomato | 小鼠LHb | 6E+12VG/mL | 0.1ul | 4周 |
| AAV2/9-hSyn | EGFP | 小鼠PBN | 1E+13 VG/mL | 0.15ul | 3周 |
| AAV-CaMKIIα | EGFP | 小鼠PVT | 1E+13 VG/mL | 0.1ul | 4周 |
| AAV-CaMKIIα | Cre-eGFP | 小鼠PVT | 1E+13 VG/mL | 0.1ul | 4周 |
| AAV2/9-hSyn | eYFP-Cre | 小鼠dmPFC | 1E+13 VG/mL | 0.3ul | 4周 |
| AAV2/9-hSyn | Cre-eGFP | 小鼠PrL | 4E+12 VG/mL | 0.3ul | 4周 |
| AAV-CMV | EGFP | 小鼠mPFC | 3E+12 VG/mL | 1.5ul | 2周 |
| AAV-PHP.eB | EGFP | 尾静脉(全脑) | 1E+12VG/mL | 100ul | 4周 |
| rAAV2/8-TBG | EGFP | 尾静脉(肝脏) | 1E+12VG/mL | 100ul | 4周 |
| rAAV2/9-cTNT | EGFP | 尾静脉(心脏) | 2E+12VG/mL | 100ul | 4周 |
| rAAV2/9-SftPC | EGFP | 尾静脉(肺脏) | 5E+12VG/mL | 100ul | 2周 |
| rAAV2/9-SftPC | EGFP | 气管(肺脏) | 2E+12VG/mL | 50ul | 3周 |
| rAAV2/8-CMV | mCherry | 尾静脉(肾脏) | 1E+12VG/mL | 200ul | 4周 |
| rAAV2/8-CMV | mCherry | 腹股沟脂肪多点 | 1E+12VG/mL | 80ul | 4周 |
| rAAV2/8-CMV | mCherry | 后腿肌肉多点 | 1E+12VG/mL | 80ul | 4周 |
| rAAV-CMV | EGFP | 腹腔注射(胰腺) | 2E+12VG/mL | 200ul | 4周 |
以上为已经发表文章成功案例的推荐剂量。
重组腺相关病毒包装案例
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