Самокомплементарный аденоассоциированный вирус - Self-complementary adeno-associated virus

Самокомплементарный аденоассоциированный вирус (scAAV) - это вирусный вектор спроектирован из встречающихся в природе аденоассоциированный вирус (AAV) для использования в качестве инструмента для генная терапия.[1] Использование рекомбинантный AAV (rAAV) был успешным в клинические испытания борьба с различными заболеваниями.[2] Это лабораторное потомство rAAV называется «самокомплементарным», потому что кодирующая область был разработан для формирования внутримолекулярной двухцепочечной ДНК-матрицы. А ограничивающий шаг для стандартного генома AAV включает синтез второй цепи, поскольку типичный AAV геном одноцепочечный ДНК шаблон.[3][4] Однако это не относится к геномам scAAV. После заражения, а не ожидания клеточного опосредования синтез второй цепи две комплементарные половины scAAV будут ассоциироваться с образованием одной единицы двухцепочечной ДНК (дцДНК), готовой к немедленному использованию. репликация и транскрипция. Предостережение этой конструкции заключается в том, что вместо полной кодирующей способности, найденной в rAAV (4.7-6kb )[5] scAAV может содержать только половину этого количества (≈2,4 КБ).[6]

При применении генной терапии с использованием rAAV вирус преобразовывает клетка с одноцепочечной ДНК (оцДНК), фланкированная двумя Перевернутый терминал повторяется (РМЭ). Эти ITR образуют шпильки в конце последовательности, чтобы служить грунтовки инициировать синтез второй цепи перед последующими этапами инфекционное заболевание можно начинать. Синтез второй цепи считается одним из нескольких блоков эффективной инфекции.[7] Дополнительные преимущества scAAV включают увеличенное и продолжительное трансген выражение in vitro и in vivo, а также «более высокая стабильность ДНК in vivo и более эффективная циркуляризация».[8]

scAAV в генной терапии

scAAV - привлекательный вектор для использования в генная терапия по многим причинам. Его родительский вектор, AAV, уже используется в клинических испытаниях.[9] Из-за разнообразия scAAV серотипы доступны, ученые могут выбрать серотип, который имеет свойства, желательные для их терапии. Выбор только подмножества клеток улучшает специфичность и снижает риск ингибирования иммунная система. Различные серотипы scAAV и AAV могут эффективно трансфектировать различные клеточные мишени.[10][11] Как и все векторные подходы к генной терапии, одно препятствие на пути к переносу методов лечения из доклинических испытаний на человека клинический применение будет производство большого количества высококонцентрированного вируса [12] Одним из недостатков, с которым сталкивается scAAV, является то, что из-за устойчивой экспрессии генов продукты трансгенов, доставляемые через scAAV, вызывают более сильный иммунный ответ, чем те же самые трансгены, доставляемые через одноцепочечный вектор AAV.[13]

Классификация вирусов

Как и AAV, scAAV является членом семьи Parvoviridae, широко известный как парвовирусы. Эти вирусы без оболочки, однонитевые ДНК (оцДНК) вирусов. Внутри Parvoviridae scAAV также принадлежит к группе Депендовирус род, характеризующийся неспособностью к репликации самостоятельно. По своей природе эти вирусы зависят от другого вируса, обеспечивающего механизм репликации; аденоассоциированный вирус может реплицироваться только во время активного заражения аденовирус или некоторые виды герпесвирус. В лабораторных условиях это препятствие преодолевается добавлением помощника. плазмиды, который экзогенно экспрессирует гены репликации, которых нет в самом AAV.[14]

Вирусная репликация

Как зависимый вирус, scAAV остается в скрытый состояние внутри клетки до тех пор, пока клетка не окажется в определенных разрешающих условиях. Они могут включать наличие вспомогательный вирус инфекция (например, аденовирус) или другие токсические явления, такие как воздействие УФ свет или канцерогены.[14] Потому что эндогенная репутация ORF был заменен трансгеном, экзогенно предоставленным геном rep, кодирующим белки, необходимые для репликации генома, и другие компоненты жизненного цикла вируса. ITR, расположенные в 5 'и 3' вирусном геноме, служат источником репликации.[15]

Вирусная упаковка

Как и ORF для rep, ORF кэпа scAAV заменен трансгеном и поэтому предоставляется экзогенно в лабораторных условиях. Гены, кодируемые в этой ORF, создают капсидные белки и отвечают (наряду с внутриклеточной обработкой) за передачу целевой специфичности. Реп-белки участвуют в интеграции генома в предварительно сформированные капсиды.[15] Несмотря на тот факт, что scAAV предназначен для образования дцДНК при инфицировании, две комплементарные цепи не упакованы двухцепочечным способом. Парвовирусы упаковывают свой вирусный геном таким образом, чтобы основания оцДНК контактировали с аминокислотами внутри вирусного капсида. Таким образом, последовательность scAAV, вероятно, раскручивается кодируемой вирусом ДНК-геликазой перед упаковкой в ​​капсид вирусного белка.[7]

Рекомендации

  1. ^ Маккарти, Д. М.; Монахан, П. Э .; Самульский, Р. Дж. (2001). «Самокомплементарные векторы рекомбинантного аденоассоциированного вируса (scAAV) способствуют эффективной трансдукции независимо от синтеза ДНК». Генная терапия. 8 (16): 1248–54. Дои:10.1038 / sj.gt.3301514. PMID  11509958.
  2. ^ http://www.wiley.com//legacy/wileychi/genmed/clinical/
  3. ^ Феррари, ФК; Самульский, Т; Шенк, Т; Самульский, Р.Дж. (1996). «Синтез второй цепи является лимитирующей стадией для эффективной трансдукции рекомбинантными аденоассоциированными вирусными векторами». Журнал вирусологии. 70 (5): 3227–34. ЧВК  190186. PMID  8627803.
  4. ^ Фишер, К.Дж.; Гао, врач общей практики; Weitzman, MD; Dematteo, R; Burda, JF; Уилсон, Дж. М. (1996). «Трансдукция рекомбинантным аденоассоциированным вирусом для генной терапии ограничена синтезом ведущей цепи». Журнал вирусологии. 70 (1): 520–32. ЧВК  189840. PMID  8523565.
  5. ^ Grieger, J.C .; Самульски, Р. Дж. (2005). «Способность упаковки серотипов аденоассоциированных вирусов: влияние более крупных геномов на инфекционность и последующие шаги». Журнал вирусологии. 79 (15): 9933–44. Дои:10.1128 / JVI.79.15.9933-9944.2005. ЧВК  1181570. PMID  16014954.
  6. ^ Ву, Дж; Чжао, Вт; Чжун, L; Хан, Z; Ли, Б; Ms, W; Weigel-Kelley, KA; Warrington, KH; Шривастава, А (февраль 2007 г.). «Самокомплементарные рекомбинантные аденоассоциированные вирусные векторы: способность упаковки и роль реп-белков в чистоте вектора». Генная терапия человека. 18 (2): 171–82. Дои:10.1089 / hum.2006.088. PMID  17328683.
  7. ^ а б Маккарти, Дуглас М (2008). "Самодополняемые векторы AAV; достижения и приложения". Молекулярная терапия. 16 (10): 1648–56. Дои:10.1038 / мт.2008.171. PMID  18682697.
  8. ^ Ван, З; Ма, H-I; Ли, Дж; Вс, л; Чжан, Дж; Сяо, X (2003). «Быстрая и высокоэффективная трансдукция двухцепочечными аденоассоциированными вирусными векторами in vitro и in vivo». Генная терапия. 10 (26): 2105–11. Дои:10.1038 / sj.gt.3302133. PMID  14625564.
  9. ^ Aalbers, Caroline J .; Tak, Paul P .; Вервурделдонк, Маргрит Дж. (2011). «Достижения в подходах к генной терапии аденоассоциированных вирусов: исследование нового горизонта». F1000 Медицинские отчеты. 3: 17. Дои:10.3410 / M3-17. ЧВК  3169911. PMID  21941595.
  10. ^ Хиллестад, ML; Guenzel, AJ; Нат, штат Калифорния; Барри, Массачусетс (октябрь 2012 г.). «Система вектор-хозяин для вирусного тропизма отпечатков пальцев». Хум Джин Тер. 23 (10): 1116–26. Дои:10.1089 / гл.2011.116. ЧВК  3472556. PMID  22834781.
  11. ^ Цинкарелли, С; Солтыс, S; Ренго, G; Рабиновиц, Дж. Э. (июнь 2008 г.). «Анализ экспрессии генов, опосредованных серотипами 1-9 AAV, и тропизма у мышей после системной инъекции». Мол. Ther. 16 (6): 1073–80. Дои:10.1038 / мт.2008.76. PMID  18414476.
  12. ^ Clément, N; Кноп, DR; Бирн, Би Джей (август 2009 г.). «Крупномасштабное производство аденоассоциированного вирусного вектора с использованием системы на основе вируса герпеса позволяет производить производство для клинических исследований». Хум Джин Тер. 20 (8): 796–806. Дои:10.1089 / гл. 2009.094. ЧВК  2861951. PMID  19569968.
  13. ^ Ву, Т; Тёпфер, К; Lin, SW; Ли, Н; Биан, А; Чжоу, XY; Высокая, КА; Ertl, HC (март 2012 г.). «Самокомплементарные AAV вызывают более сильные иммунные ответы, специфичные для трансгенного продукта, по сравнению с одноцепочечным геномом». Мол. Ther. 20 (3): 572–9. Дои:10.1038 / мт.2011.280. ЧВК  3293612. PMID  22186792.
  14. ^ а б Бернс, KI (сентябрь 1990 г.). «Репликация парвовируса». Microbiol. Rev. 54 (3): 316–29. Дои:10.1128 / ммбр.54.3.316-329.1990. ЧВК  372780. PMID  2215424.
  15. ^ а б Büning, H; Перабо, L; Coutelle, O; Quadt-Humme, S; Халлек, М. (июль 2008 г.). «Последние разработки в технологии векторов аденоассоциированных вирусов». Дж. Джин Мед. 10 (7): 717–33. Дои:10.1002 / jgm.1205. PMID  18452237.