腺相关病毒(Adeno-associated virus,简称 AAV)属于细小病毒科依赖病毒属,无包膜,由直径约为22 nm的二十面体蛋白质衣壳和约 kb的线性单链DNA基因组组成。AAV属于复制缺陷的无包膜病毒,其生命周期依赖辅助病毒:在腺病毒或者疱疹病毒等辅助病毒存在下,AAV才能在宿主细胞中进行自我复制。
重组腺相关病毒(RecombinantAdeno-associated Virus,rAAV)是一种可以高效递送外源基因在体内稳定表达的工具病毒载体,具有免疫原性低、转导效率高、无自主复制能力等多种特点,且拥有上百种靶向性各异的血清型,可实现特异组织/细胞基因递送。基于多种优点,rAAV被广泛应用于临床前基因功能研究和人类重大疾病的基因治疗,是在体基因递送的“金”工具。需要用到这一工具的研究领域不在少数,许多实验萌新甚至是老手却对其如何实现基因递送知之甚少,最终导致对实验结果分析产生偏差。今日汉恒小编整理了rAAV实现基因递送详细过程一文,希望能对大家的研究有所帮助。
rAAV感染细胞时,先与细胞表面特异性受体结合,激活胞内信号通路,进而触发AAV通过受体介导的胞吞作用进入细胞,在内涵体、高尔基体等细胞器的协助下进入细胞核,病毒裂解释放基因组,借助宿主的系统将单链DNA复制成为双链DNA,继而进行转录、翻译,实现目的基因的表达。
(资料图片仅供参考)
rAAV在细胞内实现基因调控的详细路径如下:
1、识别病毒
rAAV的衣壳结合到细胞表面的聚糖或糖复合物,促进了病毒衣壳与细胞表面的共受体相互作用,实现内化。rAAV不同血清型衣壳的特定结构位点决定了各自聚糖受体和共受体的特异性,从而产生了对各组织亲嗜性不同的rAAV,实现组织特异性基因递送。
2、内化作用
rAAV与细胞表面特异性受体结合→胞内信号通路激活→进而触发受体介导的胞吞作用。这一过程可通过多种方式发生,如网格蛋白、小窝蛋白以及巨胞饮作用等。事实上,多种内化途径可能共存,特定内化途径取决于宿主细胞类型、受体/共受体的特异性及rAAV血清型的不同。
3、胞内运输
rAAV进入细胞后,进入早期内涵体(early endosomes, EEs)、晚期内涵体(late endosomes, LEs)和高尔基体(Golgi)中,rAAV进入内涵体是病毒有效转导的关键步骤,rAAV的胞内运输需要借助内涵体的酸化过程。泛素化-蛋白酶体系统、自噬和内质网相关蛋白降解(ERAD)会影响rAAV转导,病毒的构象发生变化或衣壳蛋白局部变性,导致病毒能被泛素化,这是部分病毒颗粒降解的信号。
4、脱壳及入核
研究认为rAAV通过核孔复合体(nuclear pore complexes, NPCs)以完整的病毒颗粒进入细胞核内,并在核内完成脱壳。另外还有不同的看法认为rAAV在进入细胞核之前,会从内涵体或反面高尔基体管网状结构(trans-golgi network, TGN)逃逸到细胞质中,并在核周间隙处(perinuclear space)聚集,裂解,随后DNA基因组进入细胞核。
5、基因组释放及表达
一旦进入细胞核,rAAV基因组就从衣壳中释放出来。为了实现外源基因的表达,单链AAV(ssAAV)基因组可以通过互补链合成或碱基配对,以正负链杂交的方式复制成为双链DNA后借助宿主细胞的表达系统表达目的基因,实现目的基因调控(上调或下调)。【rAAV基因组整合至宿主细胞基因组的概率极低,一般独立于宿主DNA,在细胞核中主要以环状的dsDNA附加体(circularised dsDNA episomes)形式存留】。
以上便是rAAV进行基因递送的途径详解,汉恒生物专营病毒工具十余年,可提供各种高质量rAAV基因递送工具,欢迎大家咨询。