腺相关病毒衣壳蛋白修饰的研究进展

腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)介导的基因治疗在单基因遗传性疾病的临床治疗中取得了突破性进展.通过衣壳蛋白修饰来优化AAV载体,获得具有细胞靶向性、高转导能力和低或无免疫原性的AAV载体成为当前基因治疗研究的重点之一.目前,研究者主要通过合理设计、定向进化和化学修饰方法对AAV衣壳进行...     

腺相关病毒基因治疗载体的改良与应用

腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)的非致病特性使得以其为基础的重组病毒载体具有卓越的安全性,成为在基因治疗中最富吸引力的候选载体之一,并且在多种疾病的临床治疗中广泛应用。在过去的十余年中,随着分子病毒学领域对AAV基础研究的进展,研究者不断地为重组腺相关病毒的生产和改良提供新的思路和方案,以改善其对宿主或靶向细胞的感染选择性和转导效率,其中相当部分已逐渐向临床试验阶段过渡。本综述将在介绍AAV基本生物学特征的同时,结合一些实验室研究的成功案例,重点讨论AAV的改良策略、实施方案与应用特点,并对当前以AAV为载体的基因治疗的全球现状及其所面临的挑战与前景进行分析和探讨。     

AAV载体靶向修饰策略在基因治疗中的研究进展

腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)是微小病毒科的一种,它能以其广泛的宿主范围及低的免疫原性对人及灵长类进行感染,而且经过改造后的AAV能够更有效的转导特异组织及细胞。腺相关病毒作为一种基因治疗载体其生物学特性已被深入了解,通过改造腺相关病毒的血清型和蛋白衣壳结构能够扩宽其应用范围。本文对AAV病毒载体的衣壳蛋白基因工程修饰、转录水平调控修饰、基因改造和衣壳蛋白共价偶联修饰的靶向机理以及相关的一些研究成果进行介绍。     

脂质超声微泡增强AAV介导的致密结构细胞的基因转导

目的:探讨超声介导的脂质微泡能否增强腺相关病毒(AAV)对具有致密结构的细胞的转导效率.方法:制备载AAV-eGFP的脂质超声微泡,以Malvern粒度检测仪检测微泡粒径及分布,选用人支气管上皮细胞16HBE14o-为模型细胞,采用Transwell小室细胞培养技术培养具有紧密结构的人支气管上皮细胞16HBE14o-,利用倒置荧光显微镜定性观察转导效率,采用流式细胞技术进一步定量检测转导效率.结果:本试验制备的载AAV脂质超声微泡呈圆球形均匀分布,平均粒径为2.46±1.2 μm;脂质微泡携同超声处理能显著增强AAV对形成致密结构的人支气管上皮细胞16HBE14o-转导效率.结论:超声介导脂质微泡为AAV在基因治疗中的应用提供了一种新的途径,为AAV在体内的靶向应用奠定了基础.     

反义IL-5重组腺相关病毒真核表达载体质粒pasIL-5/rAAV的构建和转染

IL-5反义寡核苷酸能够抑制哮喘大鼠CD4^＋T淋巴细胞IL-5mRNA和蛋白质的表达，抑制效率近60％。在基因治疗的载体工具中，腺相关病毒（AAV）具有很多优点，它几乎不会引起宿主的免疫反应，并可将目的基因整合到染色体上，使外源基因可以长期表达，因而在科学研究中得到广泛的运用。     

肝脏靶向性基因治疗的研究进展

基因治疗是一种通过载体系统将目的基因导入机体发挥治疗作用的新型药物。肝脏靶向性基因治疗不仅可以针对肝脏本身疾病发挥作用，还可利用肝脏作为机体的生物反应器，通过表达的基因产物对全身性或其他器官的疾病发挥治疗作用。由于肝脏具有对进入体内物质的代谢和解毒特性，大多数基因载体都会进入肝脏。因此肝脏靶向性是基因治疗领域的一个重要研究方向。早期由于特异性、疗效、毒性和免疫限制，肝脏靶向性基因治疗的实际临床价值受到限制。随着载体技术和监测技术的不断进步，肝脏靶向性基因治疗现已成为治疗各种肝脏和非肝脏相关疾病的一种具有潜力的方法。本研究在梳理肝脏靶向性基因治疗分类、病毒和非病毒载体系统的基础上，概述肝脏靶向性基因治疗技术进展过程和发展现状，探讨肝脏靶向性基因治疗在肝癌、遗传性系统性疾病、遗传性代谢性肝病、脂代谢紊乱性疾病等方面应用，总结分析当前肝脏靶向性基因治疗存在问题以及潜在解决方案，进一步展望肝脏靶向性基因治疗的未来前景，以期为肝脏靶向性基因治疗的研究和应用提供借鉴和参考，进而促进我国基因治疗的创新发展。     

纳米基因载体的研究进展

近年来，基因治疗迅速发展。基因治疗的主要过程是目的基因的获取和高效的基因转染。基因治疗成败的关键是基因治疗的载体系统。高效、安全是载体应具备的最基本条件。目前基因转染常用的载体有病毒型载体和非病毒型载体。病毒型载体在当前批准进入临床试验的基因治疗中占75％，转染效率通常在90％以上，但病毒蛋白有诱发机体产生免疫反应、体内潜在的病毒复制、生产成本高、不能反复应用、无靶向性等缺点。特别是在1999年的基因治疗临床试验中出现腺病毒载体致人死亡事件后，人们把注意力与希望逐步转向非病毒载体。非病毒型载体虽然制备简单、无免疫原性和比较安全，但是转染效率低是其致命缺点，尤其是在血清蛋白存在的情况下。所以寻找一种既高效又安全的基因载体是基因治疗领域面临的最紧要课题。     

不同血清型腺相关病毒载体转染小鼠视网膜后的表达效率

目的:研究不同血清型腺相关病毒 (adeno-associated virus,AAV) 载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率, 同时比较AAV载体和两种眼科常用启动子组合后转染小鼠视网膜的表达效率高低,为视网膜色素变性基因治疗选择合适的AAV载体与启动子提供依据。方法:AAV病毒根据衣壳蛋白不同可分为不同血清型,本课题选取视网膜疾病基因治疗中常用的AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体,并以绿色荧光蛋白 (green fluorescent protein, GFP) 作为报告基因,用GFP的表达强度判断AAV载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率。AAV载体纯化后滴度为1.00×10 ¹³ mg/L,注射1 μL至C57BL/6J小鼠视网膜下腔, 于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察 GFP在小鼠视网膜各层的表达情况。选取在感光细胞内特异性表达最强的AAV2/8于第4周取眼球冰冻切片继续观察是否能持续稳定表达。随后选取眼科基因治疗最常用的广谱启动子CMV和由CMV增强子与鸡β-肌动蛋白启动子组成的CAG启动子,并构建AAV2/8-GFP-CMV和AAV2/8-GFP-CAG两种不同启动子的病毒载体注射至视网膜下腔,于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察不同启动子的AAV2/8在小鼠视网膜各层的表达情况。结果: 注射AAV-GFP后未见典型的术后细菌感染及明显免疫反应。AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体视网膜下腔注射2周后,AAV2/8和AAV2/9在小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明这两种AAV载体转染小鼠视网膜后的表达效率高,而在这两种血清型中,AAV2/8的GFP绿色荧光主要集中在感光细胞内,AAV2/9 在视网膜全层均有表达,说明AAV2/8对视网膜感光细胞特异性更强。对AAV2/8的进一步实验表明在视网膜下腔注射4周后小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明AAV2/8载体介导的外源基因能在体内稳定表达。使用CMV启动子时GFP在感光细胞与视网膜色素上皮细胞均有表达,而使用CAG启动子时GFP主要在感光细胞表达。结论:视网膜下腔注射AAV病毒载体可在视网膜细胞内稳定表达报告基因;AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体中,AAV2/8和AAV2/9在视网膜表达能力最强,AAV2/8对视网膜感光细胞特异性最好;CMV和CAG两种启动子,CAG启动子对感光细胞特异性更高。     

不同血清型腺相关病毒载体转染小鼠视网膜后的表达效率

目的:研究不同血清型腺相关病毒 (adeno-associated virus,AAV) 载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率, 同时比较AAV载体和两种眼科常用启动子组合后转染小鼠视网膜的表达效率高低,为视网膜色素变性基因治疗选择合适的AAV载体与启动子提供依据。方法:AAV病毒根据衣壳蛋白不同可分为不同血清型,本课题选取视网膜疾病基因治疗中常用的AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体,并以绿色荧光蛋白 (green fluorescent protein, GFP) 作为报告基因,用GFP的表达强度判断AAV载体介导的外源基因在视网膜中的表达效率。AAV载体纯化后滴度为1.00×10 ¹³ mg/L,注射1 μL至C57BL/6J小鼠视网膜下腔, 于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察 GFP在小鼠视网膜各层的表达情况。选取在感光细胞内特异性表达最强的AAV2/8于第4周取眼球冰冻切片继续观察是否能持续稳定表达。随后选取眼科基因治疗最常用的广谱启动子CMV和由CMV增强子与鸡β-肌动蛋白启动子组成的CAG启动子,并构建AAV2/8-GFP-CMV和AAV2/8-GFP-CAG两种不同启动子的病毒载体注射至视网膜下腔,于2周取眼球做成冰冻切片,在共聚焦显微镜下观察不同启动子的AAV2/8在小鼠视网膜各层的表达情况。结果: 注射AAV-GFP后未见典型的术后细菌感染及明显免疫反应。AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体视网膜下腔注射2周后,AAV2/8和AAV2/9在小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明这两种AAV载体转染小鼠视网膜后的表达效率高,而在这两种血清型中,AAV2/8的GFP绿色荧光主要集中在感光细胞内,AAV2/9 在视网膜全层均有表达,说明AAV2/8对视网膜感光细胞特异性更强。对AAV2/8的进一步实验表明在视网膜下腔注射4周后小鼠视网膜的GFP绿色荧光明显,说明AAV2/8载体介导的外源基因能在体内稳定表达。使用CMV启动子时GFP在感光细胞与视网膜色素上皮细胞均有表达,而使用CAG启动子时GFP主要在感光细胞表达。结论:视网膜下腔注射AAV病毒载体可在视网膜细胞内稳定表达报告基因;AAV2/2、AAV2/5、AAV2/8和AAV2/9四种血清型AAV载体中,AAV2/8和AAV2/9在视网膜表达能力最强,AAV2/8对视网膜感光细胞特异性最好;CMV和CAG两种启动子,CAG启动子对感光细胞特异性更高。     

慢病毒载体在基因治疗中的应用研究进展

基因治疗(gene therapy)是上世纪末发展起来的一项新技术,其利用基因转移技术纠正或补偿基因缺陷和异常,达到治疗疾病的目的,是当今医学研究的前沿.随着分子生物学、生物化学等学科的发展和基因序列的不断深入研究,极大地带动了基因治疗技术的发展,已成为治疗先天遗传性、免疫性、某些感染性、血液性疾病以及肿瘤尤其是恶性肿瘤的新焦点.其中借助于慢病毒载体(Lentivirus vector,LV)对疾病进行基因靶向治疗又是研究热点区域中的热点.而某些病毒载体包括逆转录病毒载体、腺病毒载体等,均或多或少地存在不足之处,严重影响了基因治疗的有效性及安全性.如逆转录病毒载体存在无法高效转导非分裂期细胞,腺病毒载体在体内不能实现目的基因稳定的长期表达,且反复应用容易引起免疫反应等.     

两种不同病毒载体携带靶向大鼠金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP)－1小干扰RNA抗肝纤维化作用的比较

目的观察以腺相关病毒(AAV)及慢病毒(Lentivirus)为载体含有针对大鼠金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP)-1具有较强抑制作用的小干扰RNA(siRNA)对四氯化碳(CCl4)诱导的大鼠肝纤维化模型的干预作用。方法挑选针对大鼠TIMP-1基因具有较强抑制作用的siRNA序列,在体外构建为短发夹表达载体后,将其包装为重组AAV/siRNA-TIMP-1和Lenti/siRNA-TIMP-1,同时包装对照病毒AAV/EGFP和Lenti/EGFP。将Wistar大鼠分为对照组、CCl4模型组、AAV/EGFP组、Lenti/EGFP组、AAV/siRNA-TIMP-1和Lenti/siRNA-TIMP-1组,观察CCl4造模4周后,经H&E及Masson染色评价各组动物的肝纤维化状况,经荧光定量RCR及Western blot方法检测TIMP-1的表达抑制情况。结果 H&E及Masson染色证实,与对照组相比,CCl4模型组、AAV/EGFP组、Lenti/EGFP组肝脏胶原纤维明显增加,纤维化评分多为3-4级,同时肝脏TIMP-1的转录与蛋白表达水平均明显上升;而AAV/siRNA-TIMP-1和Lenti/siRNA-TIMP-1组肝纤维化程度明显减轻,纤维化评分多为2-3级,伴随肝脏TIMP-1的转录与蛋白表达水平均显著抑制。AAV/siRNA-TIMP-1和Lenti/siRNA-TIMP-1组在组织学表现及TIMP-1基因的转录与表达水平上无统计学差异。结论 AAV/siRNA-TIMP-1和Lenti/siRNA-TIMP-1均可有效抑制大鼠肝脏TIMP-1基因表达,进而发挥抗肝纤维化作用。     

生物质谱技术在腺相关病毒（AAV）载体制剂质量控制中的应用

腺相关病毒（adeno-associated virus,AAV）是一种基因治疗中常用的病毒载体。由于其安全性较高且能够靶向多种细胞,在临床前和临床研究中得到了较多的应用。不过在设计和生产的过程中,AAV载体有着诸多会影响其安全性和疗效的关键质量属性。生物质谱技术的发展和应用为生物大分子的研究提供了一个便捷的平台,尤其是在蛋白质序列、结构和相互作用方面。对于AAV载体而言,质谱技术可以实现衣壳蛋白比率、翻译后修饰、血清型、空衣壳比率的测定或表征,从而协助对AAV载体的质量控制。与现有方法相比,质谱技术具有样品需求量少、分析快速灵敏、适用于完整AAV载体的分析和质量分辨率高的优点,并且可以区分空衣壳、满衣壳和部分包封的衣壳。未来,通过将更加高效的蛋白质分离技术与质谱技术联用、开发新的信息处理软件平台和新的质谱检测方法,质谱技术有望在AAV载体的设计和生产中发挥更加重要的作用。     

脂蛋白脂酶缺陷的实验性基因治疗

1 引言 血浆中乳糜微粒和VLDL的分解几乎完全是由脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase,LPL)完成的[1].LPL分布于全身多种组织,而以脂肪和肌肉组织中的活性最高.LPL在肌肉和脂肪组织的细胞中合成后,经过一系列的细胞内加工,如折叠、活化和糖化,再分泌出胞[2,3].     

携带血红素加氧酶1基因的重组腺相关病毒的制备

目的:制备携带大鼠血红素加氧酶1(rHO-1)基因的重组腺相关病毒(AAV)。方法:通过RT-PCR的方法,从大鼠脾脏组织中扩增rHO-1基因,克隆入通用型AAV载体质粒pSNAV中构建重组质粒pSNAV-rHO-1,通过酶切和测序鉴定。利用Lipofectamine将pSNAV-rHO-1转染BHK-21细胞,G418筛选得到表达外源基因的细胞系BHK/rHO-1。用具有能表达Rap和Cap及包装重组AAV功能的一种重组单纯疱疹病毒HSV1-rc/△UL2分别感染这株细胞系后收获并纯化病毒,DNA斑点杂交检测重组病毒滴度。结果:扩增了rHO-1基因,测序证实与GenBank中的一致,病毒滴度为1.5×1015v.g/L。结论:成功获得了高滴度、高纯度的重组AAV-rHO-1,这为以后心血管系统疾病的基因治疗研究奠定了基础。     

氧相关HRE启动子控制下表达hVEGF165基因重组2型腺相关病毒的获得及鉴定

目的包装及鉴定低氧反应元件（HRE）启动子控制下缺氧诱导目的基因hVEGF165基因表达的2型重组腺相关病毒。方法磷酸钙三质粒共转染方法将pAAV—HRE9-VEGF165、pAAV—Rep／cap、pHelper质粒转染HEK293T细胞，制备2型重组腺病毒相关病毒（rAAV2）。分离培养S—D大鼠心肌细胞，转染rAAV，细胞固定后做免疫细胞荧光染色，检测细胞内血管内皮细胞生长因子（VEGF165）蛋白的表达。结果pAAV—HRE9-VEGF165质粒经测序鉴定，结果与NCBIGenBank公布的人VEGF165 eDNA核苷酸序列（AB021221）完全一致，含HRE启动子及目的基因hVEGF165的2型重组非复制型腺相关病毒包装成功，可感染原代培养的大鼠心肌细胞，缺氧可诱导VEGF165蛋白表达。结论成功包装并鉴定了rAAV—HRE9-hVEGF165载体，可有效转染心肌细胞，VEGF165基因的适时表达，为缺血性心肌疾病的“分子搭桥”治疗提供了更可能的安全性。