腺相關病毒(Adeno-associated virus)屬于細小病毒科,Dependoparvovirus屬,是目前發(fā)現(xiàn)的一類結構簡單、無包膜的單鏈DNA缺陷型病毒,它的生命周期依賴于復制病毒的參與,如腺病毒和單純皰疹病毒。野生型的腺相關病毒可以定點整合到人類第19號染色體的AAVS1位點,而重組腺相關病毒由于缺少整合和復制必需的兩個基因而無法整合。因此,重組腺相關病毒主要以游離于染色體的附加體形式存在,并可長時間存在于非分裂細胞中。另外,腺相關病毒具有高組織特異性、良好的擴散性、低免疫原性、高安全性和穩(wěn)定性。基于以上特點,重組腺相關病毒已經(jīng)成為科研和基因治療中具市場前景的病毒載體之一。
腺相關病毒/AAV包裝系統(tǒng)
AAV無輔助病毒系統(tǒng)(AAV Helper-Free System)可以在無輔助病毒的條件下生產(chǎn)出重組腺相關病毒。這種系統(tǒng)利用已經(jīng)明確與調節(jié)AAV復制和表達的腺病毒基因產(chǎn)物,并且將這些基因產(chǎn)物通過轉染引進宿主細胞。重組腺相關病毒(rAAV)由多個質粒(Cis質粒、輔助質粒、Rep/Cap質粒)組成,利用三質粒共轉染方法進行rAAV的生產(chǎn)。包裝細胞反式提供AAV的結構蛋白Cap及功能蛋白Rep,在包裝輔助質粒Adv-Helper的幫助下,高效地將帶有ITR的目的DNA片段包裝到rAAV病毒顆粒中。
圖1. AAV無輔助病毒系統(tǒng)
腺相關病毒/AAV包裝流程
首先,將外源基因克隆進入腺相關病毒載體,將攜帶外源基因的重組質粒與輔助質粒Ad Helper Vector和pAAV-rep/capVector共轉染包裝細胞HEK293T,轉染72h后細胞內會產(chǎn)生大量的重組病毒。分別收獲培養(yǎng)基上清與細胞沉淀,用PEG8000沉淀培養(yǎng)基上清中的病毒,裂解細胞沉淀收毒,合并從細胞沉淀和上清中得到的病毒。接下來,對收集的病毒進行純化濃縮,滴度、純度檢測。
圖2. AAV從頭合成流程
腺相關病毒/AAV純化
采用碘克沙醇密度梯度超速離心法對AAV病毒進行純化。碘克沙醇是一種造影劑,已接受了臨床檢驗。它具有非離子型、對細胞無毒和代謝惰性等優(yōu)點,F(xiàn)在在病毒純化方面應用廣泛。它利用不同顆粒之間存在的沉降系數(shù)差,在一定離心力作用下,顆粒各自以一定速度沉降,在密度梯度不同區(qū)域上形成區(qū)帶。
圖3. AAV病毒純化前后的示意圖
腺相關病毒/AAV滴度檢測
通過QPCR的方法來檢測AAV病毒滴度,得到的結果為包裝得到的病毒顆粒數(shù)。其原理是用腺相關病毒基因組特異性引物進行實時定量PCR。在定量曲線的線性范圍內,Ct值與已知拷貝數(shù)質粒的Ct值的比值即為病毒基因組的初始拷貝數(shù)。
圖4. AAV-GFP滴度的檢測結果
腺相關病毒/AAV純度檢測
AAV純度可以通過靈敏的銀染方法進行檢測。AAV衣殼蛋白含有3種亞基VP1(82kDa)、VP2(72kDa)、VP3(62kDa),且所占比例為VP1:VP2:VP3=1:1:10。因此,一個純度高的AAV在SDS-PAGE分析時僅顯示三條帶。

圖5. 純化后AAVs的銀染結果