2 腺病毒载体:腺病毒是无包膜的线性双链DNA病毒,曾经对研究真核细胞DNA复制、转录、RNA剪接、蛋白质合成等方面作出过重要贡献。腺病毒在自然界分布广泛,至少存在100种以上的血清型。其基因组长约36kb,两端各有一个反向末端重复区(ITR),ITR内侧为病毒包装信号。基因组上分布着四个早期转录元(E1、E2、E3、E4)承担调节功能,和一个晚期转录元负责结构蛋白的编码。作为基因治疗的载体,腺病毒载体具有几个显著优点:
1)基因组大,因而可插入大片段外源基因(至多可达35kb)
2)可高效地(体外实验通常接近100%转导效率)转导不同类型的人组织细胞。
3)可转导非分裂细胞。
4)在细胞培养物中有高滴度的重组病毒产量(>1011/ml)
5)进入细胞内并不整合到宿主细胞基因组,仅瞬间表达,因而安全性较高。第一代腺病毒载体为E1或E3基因缺失,缺失区插入外源治疗基因。但此类型载体可引发机体产生强烈的炎症反应和免疫反应,且表达外源基因时间短。第二代腺病毒载体则另外让E2a或E4基因缺失,则产生较弱的免疫反应,其载体容量和安全性方面亦改进许多,而第三代腺病毒载体则更为革命,它缺失了全部的(无病毒载体,gutless vector)或大部分腺病毒基因(微型腺病毒载体,mini-Ad),仅保留ITR和包装信号序列。
第三代腺病毒载体最大可插入35kb的基因,病毒蛋白表达引起的细胞免疫反应进一步减少;载体中引入核基质附着区基因可使得外源基因保持长期表达,并增加了载体的稳定性。近来年对靶向性腺病毒载体的研究也发展迅速。腺病毒定向感染宿主的机制至今仍不清楚,因此组织特异性表达是采用宿主细胞自身的启动子/增强了如肌球蛋白轻链-1启动子,平滑肌SM22a启动子。另外通过对腺病毒载体的纤维外壳蛋白的改造亦可增加腺病毒新的亲嗜性;或将重组腺病毒颗粒与靶向分子如受体特异高亲和的配基或特异抗体分子相连,可使得腺病毒载体特定靶向地亲和并内吞到某种类型的组织细胞中。美国一个名叫Jesse Gelsinger 的18岁青年于99年9月死于缺陷型腺病毒载体的基因治疗临床实验,曾引起科学界与公众的一片哗然。Gelsinger患有鸟氨酸一转氨甲酰酶基因缺陷的遗传病,表现为氨代谢异常,他接受了宾夕法尼亚大学基因治疗研究所的治疗,导入了约3.8×1013的重组腺病毒。但只有1%的病毒到达靶器官肝脏,而绝大部分的病毒进入其它器官与组织,从而引发了强烈的系统性炎症反应。病理分析表明,Gelsinger有可能携带一种未被检测的遗传病或已存在细小病毒感染。从事件本身它对基因治疗研究是一个很大的打击,但大量的临床实验也说明基因治疗方法上是可行、有效的。此事件的教训是深刻的,对从事基因治疗的临床医生来说,今后在选择病人、药物剂量上必须更加慎重行事,同时对基础医学研究人员来讲,开发无腺病毒载体(gutless vector)及靶向腺病毒AAV载体又则事在必行。 [生物秀实验频道 www.bbioo.com]
3 腺相关病毒载体: 腺相关病毒属于非致病性的微小病毒科家族的成员。只有依赖于辅助病毒通常为腺病毒才可能增殖(在正常细胞中偏向于潜伏感染)。此类病毒基因组很小,如2型腺相关病毒是由4681个核苷酸组成的单链DNA;包含两个基因:rep基因(编码负责调节病毒复制、结构基因表达和整合到宿主基因组中的蛋白);cap基因(编码衣壳结构蛋白),基因组的一个末端存在一个145bp的末端重复区(terminal repeat)。AAV可感染分裂期及静止期细胞;当辅助病毒不存在时,AAV能整合到宿主细胞基因组的特定区域(如人的第19号染色体短臂上)。但构建的载体实际应用时则很难达到定向整合。腺相关病毒载体虽然存在着不能插入较大的外源基因(<4.7kb),缺少高效的包装细胞,制备过程复杂,制备滴度低(<104病毒颗粒/毫升)等缺陷,但实验证明其可以有效地转导脑、骨骼肌、肝脏等许多类型的细胞,抗原性及毒性很小,不致病,可感染非分裂细胞等优点,而被许多科学家所采用。


