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        腺相关病毒AAV简介及应用

        &和元生物

        54307

        一、腺相关病毒简介

        腺相关病毒(Adreno-Associated Virus, AAV)是微小病毒科(Parvoviridae)家族的成员之一。这一家族成员是一类微小、无被膜及具有二十面体结构的病毒。病毒颗粒的直径在20~26nm之间,含有大小在4.7~6kb之间的线状单链DNA基因组。它的复制和增殖依赖于辅助病毒的存在。

        作为一种基因导入系统,AAV病毒载体具有安全性好,免疫原性低,能感染分裂细胞和非分裂细胞,能介导基因的长期稳定表达等优点,因此在神经系统的体内和体外研究中,受到越来越多的关注和重视。不同病毒的生物特性比较见图1。



        腺相关病毒AAV简介及应用

        图1 不同病毒的生物学特性比较

        纽恩生物常用的AAV血清型有AAV1,2,5,6,7,8,9,rh10等,其中AAV2型是用的最早也是最广泛的类型(见表1),不过因为感染范围较窄,目前已逐渐被其他血清所替代。在这些血清型中,感染体内啮齿类动物神经元效果最好的是AAV8和AAV9型。表1 不同血清型AAV的组织嗜亲性

        血清型 适用组织 胞外吸附分子
        AAV1 肌肉,心脏,神经 未知
        AAV2 体外,神经 硫酸乙酰肝素蛋白多糖
        AAV5 肺,眼睛,神经 N-唾液酸
        AAV6 肺,心脏 未知
        AAV7 肌肉,肝脏 未知
        AAV8 肝脏,肌肉,眼睛 未知
        AAV9 肺,肝脏,肌肉,心脏 未知
        rh10 肋膜,神经 未知

        二、AAV在神经系统中的应用

        AAV病毒载体在神经系统的体内应用具有安全、高效和毒性低等优势,非常适用于神经环路的研究。对神经环路的结构、功能和调控机制的研究是当前神经科学领域最活跃的焦点方向之一,它为深入理解神经精神疾病的发病机制,发现新的预防、诊断和治疗手段提供了科学依据。神经环路研究的关键是精确地调控某一神经环路中特定神经元,并且还面临着感兴趣的转基因或Floxed小鼠难以获得,条件性基因敲除小鼠制备过程中的成本高、耗时费力。因此,利用立体定位注射技术将携带特定基因的AAV病毒载体注射到神经系统的特定核团,已成为神经环路研究中被广泛应用的方法。

        对于体外培养的神经元,无论是钙转、脂质体转染还是电转,都会有效率低、毒性大、必须对非成熟神经元操作以及导入的基因保持时间短等特点。以往主要用慢病毒(Lentivirus)载体向体外培养的神经元操作以及导入外源基因,但由于慢病毒载体的安全性和不能纯化等缺陷,近年来,越来越多的实验室开始尝试AAV病毒载体感染体外培养的神经元,并发现部分类型的AAV病毒载体可以高效地感染体外培养的各阶段的神经元并且毒性很低。

        不管是在神经系统体内还是体外应用,AAV病毒载体既可以导入内源或外源基因的表达,又可以导入某内源基因的RNAi,干扰其表达。或者在Floxed 小鼠神经系统利用AAV病毒载体表达Cre重组酶,实现在病毒感染的细胞中敲除Floxed gene的表达。并且,在要表达的目标基因或RNAi 前面加上神经系统各种特异性的启动子,就可以实现目标基因或RNAi在特异性神经元中的表达。特别在近年来,随着光基因组学的快速发展,越来越多的实验室利用AAV病毒载体向特定神经环路的神经元导入光敏感通道ChR2(Channelrho- dopsin2)、NpHR(Halorhodopsin from Natronomonas pharaonis)等,控制神经元的兴奋或抑制状态,从而研究神经环路的结构、功能和调控机制。

        三、AAV应用案例介绍

        案例一:AAV介导shRNA定位注射在外侧缰核

        腺相关病毒AAV简介及应用 腺相关病毒AAV简介及应用

        结果表明:利用RNA干扰特异性地在外侧缰核降低βCaMKII分子的表达可以逆转天生抑郁大鼠模型的抑郁行为表型。
        参考来源:Li K, et al Science 30 August 2013: Vol. 341 no. 6149 pp. 1016-1020 DOI: 10.1126/science.1240729

        案例二 rAAV局部注射大脑皮层基因敲减实验

        腺相关病毒AAV简介及应用

        参考来源:Cao et al. Nature Medicine, published online 5 May 2013; doi:10.1038/nm.3162

        案例三 rAAV玻璃体腔注射表达光遗传工具


        腺相关病毒AAV简介及应用

        腺相关病毒AAV简介及应用腺相关病毒AAV简介及应用

        实验结果表明:AAV2/9型对心肌感染能力最强,成年鼠的骨骼肌易感性比幼鼠更强。利用AAV转导GAA(酸性葡糖苷酶)到缺陷型小鼠,ECG检查发现PR缩短。

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