腺相关病毒

腺相关病毒 (AAV) 是感染人类和其他一些灵长类动物的小病毒。 它们是小型（直径约 26 nm）复制缺陷型无包膜病毒，具有约 4.8 千碱基 (kb) 的线性单链 DNA (ssDNA) 基因组。

腺相关病毒（AAV）是一种属于细小病毒科依赖性细小病毒属的病毒，能够感染人类和部分灵长类动物。AAV直径约20纳米，无被膜，全基因组长约4.8千碱基对（kb）。

尽管AAV感染率在人群中很高，但尚未发现与其相关的疾病，通常只引发轻度的免疫反应。此外，AAV需要在其他病毒同时感染宿主的情况下才能复制，因此被认为适合作为基因治疗的载体。

目前，一部分使用AAV的基因治疗临床试验已取得正面的结果。

目前还不知道 AAV 会导致疾病。 这些病毒会引起非常轻微的免疫反应。几个附加功能使 AAV 成为创建用于基因治疗的病毒载体和创建同基因人类疾病模型的有吸引力的候选者。

使用 AAV 的基因治疗载体可以感染分裂细胞和静止细胞，并在不整合到宿主细胞基因组的情况下持续存在于染色体外状态。 然而，在天然病毒中，病毒携带的基因整合到宿主基因组中确实发生了。

由于许多特征，野生型 AAV 引起了基因治疗研究人员的极大兴趣。 其中最主要的是病毒明显缺乏致病性。 它还可以感染非分裂细胞，并能够在人类 19 号染色体的特定位点（命名为 AAVS1）稳定地整合到宿主细胞基因组中。这一特征使其比逆转录病毒更具可预测性，逆转录病毒具有随机插入和诱变，有时会发生癌症。

AAV 基因组最常整合到提到的位点，而随机整合到基因组的频率可以忽略不计。 然而，作为基因治疗载体的 AAV 的开发通过从载体 DNA 中去除 rep 和 cap 消除了这种整合能力。

在单链载体 DNA 被宿主细胞 DNA 聚合酶复合物转化为双链载体后，所需基因连同驱动基因转录的启动子被插入到有助于在细胞核中形成多联体的反向末端重复序列 (ITR) 脱氧核糖核酸。 基于 AAV 的基因治疗载体在宿主细胞核中形成游离多联体。

在非分裂细胞中，这些多联体在宿主细胞的生命周期内保持完整。 在分裂细胞中，AAV DNA 通过细胞分裂丢失，因为附加型 DNA 不与宿主细胞 DNA 一起复制。AAV DNA 随机整合到宿主基因组中是可检测的，但发生的频率非常低。

AAVs 也表现出非常低的免疫原性，似乎仅限于产生中和抗体，而它们不诱导明确定义的细胞毒性反应。 这一特征连同感染静止细胞的能力表明它们在作为人类基因治疗载体方面优于腺病毒。

腺相关病毒使用确实存在一些缺点。 该载体的克隆能力相对有限，大多数治疗基因需要完全替换病毒的 4.8 kb 基因组。 因此，大基因不适合用于标准 AAV 载体。目前正在探索各种方案以克服有限的编码能力。

两个基因组的 AAV ITR 可以退火形成头尾连接体，几乎使载体的容量增加一倍。 剪接位点的插入允许从转录本中移除 ITR。

由于 AAV 的特殊基因治疗优势，研究人员创造了一种称为自我互补腺相关病毒 (scAAV) 的 AAV 的改变版本。AAV 包装单链 DNA 并且必须等待其第二条链被合成，而 scAAV 包装两条较短的互补链。

通过避免第二链合成，scAAV 可以更快地表达，但需要注意的是，scAAV 只能编码 AAV 已经有限容量的一半。 最近的报告表明，scAAV 载体比单链腺病毒载体更具免疫原性，可诱导更强的细胞毒性 T 淋巴细胞活化。

被野生型感染引发的体液免疫被认为是常见的。 相关的中和活性限制了最常用的血清型 AAV2 在某些应用中的用途。 因此，正在进行的大多数临床试验都涉及将 AAV2 递送到大脑中，大脑是一个相对具有免疫优势的器官。