更多AAV血清型被開發，組織特異性研究再添新選擇！
腺相關病毒（Adeno-associated virus，AAV）憑借高組織特異性、低免疫原性、高安全性和穩定性等優點，已成為基因遞送的理想工具。AAV血清型眾多，不同血清型有著不同的組織嗜性，為科研和臨床提供多樣化的選擇。然而天然的AAV通常特異性不夠，而且機體通常對這些天然AAV存在先天免疫甚至抗體，這樣一來可能會干擾病毒與細胞的相互作用，影響科研及基因治療的結果。因此，獲取更強組織靶向性的AAV血清型，已成為科學家們探索和開發的方向。 AAV.CAP-B10：高效靶向神經元細胞 大腦是中樞神經系統（Central Nervous System，CNS）的重要組成部分，很多神經退行性疾病如阿爾茨海默癥和帕金森病等都與大腦組織的病變密切相關，以大腦為靶點的基因療法逐漸成為了當今神經疾病研究的熱點。天然AAV血清型傾向于靶向非CNS的器官或組織，尤其是肝臟。肝臟是一個具有免疫活性的器官，AAV靶向這些組織會引發免疫反應，降低系統注射AAV的安全性和有效性。同時由于血腦屏障的存在，天然AAV血清型在大腦中的轉導效率也受到嚴重限制。 加州理工學院的 Viviana Gradinaru 團隊通過對AAV9進行衣殼改造，開發了一系列AAV變體，其中AAV.CAP-B10，靜脈注射后，不僅能夠突破血腦屏障，高效靶向神經元細胞，同時不會在肝臟富集。 NO.1 圖1. AAV.CAP-B10高效靶向小鼠腦組織而非肝臟 啟動子：CAG；實驗動物：雄性C57BL/6J小鼠； 注射方式：靜脈注射；病毒用量：5×1011VG/mice （David Goertsen，et al.Nature Neuroscience，2022） 該研究團隊對比了不同AAV血清型通過靜脈注射在各組織器官中的遞送效率，結果發現，AAV.CAP-B10表現出對中樞神經系統的特異性，高度靶向神經元細胞，對肝臟具有低靶向性，這一結果不僅在小鼠上得到了證實（圖1），在非人靈長類動物狨猴上也得到了證實（圖2）。這為腦研究工作者提供了新的工具策略，同時這也為腦部疾病提供了一種更安全、有效的治療選擇。 NO.2 圖2.在狨猴中，AAV.CAP-B10特異性靶向神經元 啟動子：CAG；實驗動物：成年狨猴； 注射方式：靜脈注射；病毒用量：7×1013VG/KG （David Goertsen，et al.Nature Neuroscience，2022） rAAV11: 高效靶向星形膠質細胞 星形膠質細胞是中樞神經系統損傷的關鍵反應細胞，在脊髓損傷的發病機制中發揮著重要作用。星形膠質細胞功能障礙已被證實是腦卒中、阿爾茨海默病、帕金森病和亨廷頓病等神經退行性疾病的核心特征。 中科院徐富強團隊對一系列工具病毒進行改造和篩選，開發了一種新的高效逆行靶向投射神經元的重組腺相關病毒rAAV11。研究發現，rAAV11可以高效逆行靶向投射神經元，且不表現出順行跨突觸特征；rAAV11還具備優秀的逆行標記效率，能示蹤rAAV2難以轉導的投射神經元。值得注意的是，rAAV11可以高效且特異性靶向星形膠質細胞，為星形膠質細胞的研究提供了更加有力的病毒工具。 NO.3 AAV-cMG & AAV-MG：高效靶向小膠質細胞 小膠質細胞是中樞神經系統的常駐免疫細胞，能協調免疫反應并動態塑造中樞神經系統的神經回路。小膠質細胞功能障礙和基因突變是許多CNS疾病的直接原因：絕大多數神經退行性疾病的風險基因都在小膠質細胞中特異性表達或高表達；小膠質細胞吞噬、激活或免疫調節功能的基因突變也會導致嚴重的CNS病變。 北京生命科學研究所羅敏敏實驗室通過定向進化策略，開發了一系列能夠在體內和體外高效侵染小膠質細胞的新型rAAV載體。該研究針對AAV9的衣殼蛋白進行改造，鑒定篩選出兩個衣殼蛋白（AAV-cMG.WPP和AAV-cMG.QRP）能夠在一定程度上提高rAAV病毒對體外培養的小鼠小膠質細胞的侵染效率。以此為基礎，研究團隊針對AAV-cMG.QRP的插入肽段及其在衣殼蛋白插入位點的相鄰氨基酸進行突變篩選，成功得到了高效侵染體外培養小膠質細胞的AAV-cMG衣殼蛋白，同時并不導致小膠質細胞的激活。 NO.4 圖4. 體外篩選得到AAV-cMG 啟動子：CMV；轉染細胞：小膠質細胞；MOI：104 （Lin et al.Nature Neuroscience, 2022） 研究人員進一步在AAV-cMG.WPP基礎之上構建新的AAV突變文庫，并在小膠質細胞特異的Cx3cr1-CreER轉基因小鼠腦內進行針對性體內篩選，成功鑒定得到AAV-MG1.1和AAV-MG1.2，能夠在體內高效侵染小膠質細胞，且不誘導小膠質細胞免疫激活。 NO.5 圖5. 體內篩選得到AAV-MG1.1/1.2高效轉導小膠質細胞 啟動子：CMV； 實驗動物：Cx3cr1-CreER轉基因小鼠； 注射部位：紋狀體（800nl）和中腦（500nl）； 病毒滴度：5×107 vg µl−1 （Lin et al.Nature Neuroscience, 2022） 這兩類分別適用于體外侵染培養小膠質細胞（AAV-cMG）和體內侵染內源性小膠質細胞（AAV-MG）的新型rAAV載體，將有助于小膠質細胞生物學及相關疾病機制的研究。 AAV-BI30：高效靶向中樞血管內皮細胞 腦血管內皮細胞是表達在血管腔隙的一類中樞非神經元細胞群體，作為血腦屏障的重要組成部分，參與許多關鍵的生理過程。此外，內皮細胞在神經系統功能中起著至關重要的作用，越來越多的證據表明內皮細胞損傷是導致各類神經系統疾病的主要原因。研究表明CNS內皮細胞有著高度特異的分子功能：動脈內皮細胞在血液流動與神經活動的動態耦合中發揮關鍵作用，毛細血管內皮細胞抑制胞運以保持血腦屏障的完整性，而靜脈內皮細胞與神經免疫交叉密切相關。 美國麻省理工學院-哈佛大學布羅德研究所的Benjamin E. Deverman組和哈佛醫學院的Chenghua Gu組開發了一種新的血清型AAV-BI30，可在多個鼠系體內以及體外高效轉導內皮細胞。在相對較低的全身劑量下，該載體可轉導成年C57BL/6小鼠大腦、視網膜和脊髓血管系統中的大多數動脈、毛細血管和靜脈內皮細胞。 NO.6 圖6. AAV-BI30能有效地通過動靜脈軸轉導大腦內皮細胞 啟動子：CAG；實驗動物：成年C57BL/6J小鼠； 注射方式：靜脈注射；病毒用量：1×1011 vg/mice （Krolak et al.NATuRE CARDIoVASCuLAR RESEARCH, 2022） NO.7 圖7. AAV-BI30靶向視網膜和脊髓血管系統的內皮細胞 啟動子：CAG；實驗動物：成年C57BL/6J小鼠； 注射方式：靜脈注射；病毒用量：1×1011 vg/mice （Krolak et al.NATuRE CARDIoVASCuLAR RESEARCH, 2022） 此外，AAV-BI30在CNS中能實現高效的Cre介導的基因操縱。AAV-BI30能高效的在中樞不同類型血管內皮細胞中特異性表達，適用于神經血管生物學相關研究，并有助于開發內皮功能障礙類疾病的治療方法。 AAV9-RGDLRVS：高效靶向外周內皮細胞 內皮細胞在血管疾病的病理進展中發揮著重要作用，一旦內皮細胞出現功能障礙，就會導致諸如高血壓、動脈粥樣硬化以及心血管疾病等。對內皮細胞進行高效持久的基因轉導對于內皮細胞功能的研究至關重要。 研究者在rAAV9衣殼A589位點插入七肽進行文庫構建，篩選了得到兩種插入肽載體AAV9-RGDLRVS和AAV9-SLRSPPS，以流式篩選熒光確認感染效率。數據顯示，兩種插入肽的rAAV9載體對人冠狀動脈內皮細胞（HCAEC）、人冠狀動脈平滑肌細胞（HCASMC）、肝腎等來源的永生化細胞（HEK293T，HeLa，911，HepG2）的感染效率顯著高于天然AAV9載體。與天然AAV9載體相比，AAV9-RGDLRVS內皮細胞轉導效率提高了40倍。此外，AAV9-SLRSPPS在人臍靜脈內皮細胞的轉導效率也較高。 NO.8 圖8. AAV9-SLRSPPS和AAV9-RGDLRVS的細胞轉導效率 啟動子：CMV；MOI：2.5×103；轉染時間：48h （Varadi et al.Gene Therapy, 2012） 
相關自主發布
- 2022/10/17奮進啟新程，喜迎二十大——“百奧創新跟黨走”主題
- 2022/10/17騰飛基因獲批中國醫療器械注冊證，應用Standard Bio
- 2022/10/17北京氣溶膠傳播致多人陽性！BF.7或成為今秋流行變異
- 2022/10/14阿拉丁當選上海市新材料協會副會長單位！
- 2022/10/14活動｜硬核福利如約而至，科研不emo!（文末有驚喜）
- 2022/10/13森貝伽生物：動物血液制品Q&A
- 2022/10/13自動門洗瓶機液晶觸摸屏+PLC控制+自動門升降
- 2022/10/132023第十六屆中國廣州環保展覽會
- 2022/10/13攜手并進丨和元生物與瑋美基因達成戰略合作，聚焦創
- 2022/10/11秋冬講座預約開啟 | 伯豪生物新一輪巡講開始預約啦！