用于基因治疗的病毒载体简介

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病，能实现治疗性蛋白的长期表达和组织特异性表达，无需药物干预、放疗或手术治疗，即可从根源上解决传统疗法存在的一系列问题。并且这一新兴的治疗方法可针对单基因遗传病，心血管疾病，免疫缺陷性疾病和癌症等多种疾病。

不管是体内还是体外基因治疗，理想载体的选择是基因治疗成败的关键。因此，寻找合适的载体一直是基因治疗的重要研究领域。截至2018年6月，临床试验中超过70% 的基因药物载体为病毒载体。目前常用于基因治疗的病毒载体包括逆慢病毒（LV）、腺相关病毒（AAV）、腺病毒（AdV）和转录病毒（RV）。

用于基因治疗的病毒载体简介

不同载体的临床试验占比

1. 慢病毒（Lentivirus）

慢病毒是一类逆转录病毒的总称，由慢病毒改建而来的慢病毒载体因其高效稳定的转移效率成为常用研究工具。慢病毒载体是以HIV（人类免疫缺陷病病毒）为基础发展起来的基因治疗载体，能有效的感染包括神经元细胞在内的多种类型细胞，对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力。慢病毒基因组为正链RNA，进入细胞后反转录成DNA，整合进细胞基因组中，从而实现目的基因在细胞内长期、稳定的表达。慢病毒载体具有宿主范围广，免疫原性低，基因容量大，可以长期表达等特点，目前被应用于治疗一些遗传性疾病。虽然慢病毒载体与其他载体相比具有以上优势，但也有其限制性，主要是生物安全性和病毒滴度两方面。由于慢病毒载体主要来源为HIV病毒，特别是HIV-1应用的较为广泛和深入，因此慢病毒的生物安全性成为使用者担心的主要问题之一。

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HIV-1

2. 腺相关病毒（AAV）

腺相关病毒是一类单链线性DNA病毒，不能独立复制，只有在辅助病毒存在下才能感染并裂解宿主细胞。腺相关病毒的主要优势是基因组非整合性，其进入宿主细胞后是以游离DNA的形式存在，不会插入宿主基因组，也就不会引起宿主细胞基因组的插入突变，从而提高了基因治疗的安全性。同时，腺相关病毒具有组织靶向性，不同亚型的病毒对不同的组织具有不同的亲和力。但是腺相关病毒也存在一些弊端，如可携带的基因片段小，目的基因易被稀释等。目前，腺相关病毒AAV已经成为恶性肿瘤基因治疗研究中一个重要角色。目前AAV载体已被用于200多项临床试验来治疗多种疾病，占所有基因治疗临床研究的8.1%。包括A/B型血友病、先天性黑蒙症、遗传性脉络膜视网膜营养不良、全色盲和Leber的遗传性视神经病变（LHON）。

不同的AAV血清型及对应的组织亲和性

3、腺病毒（AdV）

腺病毒是一种大分子双链无包膜DNA病毒，其结构由外层衣壳和核组成，在核内，病毒基因组与蛋白V、VII和X(或μ)浓缩，AdV DNA的5’端与末端蛋白(TP)共价连接。腺病毒宿主细胞范围广，可感染分裂和非分裂终末分化细胞，如神经元等。人腺病毒血清型根据其生物学、遗传、生化和结构特性被分为从A~G 7种。人腺病毒可导致发烧、呼吸道感染、肠胃炎和结膜炎。体外应用时，腺病毒载体转基因效率高（接近100%的转导效率），且可转导不同类型的细胞，对于大量难转染细胞的基因递送是一个很好的工具。但是，在体内应用时，由于腺病毒免疫原性强，感染剧烈，故常会引起动物局部组织炎症反应和机体免疫反应，对动物体征和实验结果的客观性造成影响。

人腺病毒种类

4. 逆转录病毒（Retrovirus）

逆转录病毒又称反转录病毒，是一种RNA病毒，该病毒呈球形，有包膜，表面有刺突，颗粒直径为100nm左右。逆转录病毒是由两条单链RNA、逆转录酶、核衣壳和包膜组成。逆转录病毒基因组有三个基因：gag-编码病毒的核心蛋白；pol-编码逆转录酶；env-编码病毒的被膜糖蛋白。其主要优势表现在感染效率高、感染细胞谱系广和基因稳定表达等。然而逆转录病毒载体其病毒本身的特性也带来了诸如病毒毒性、免疫原性、基因插入突变等诸多问题。