腺相關病毒(AAV)在動物實驗中的應用-技術前沿-資訊-生物在線

腺相關病毒(AAV)在動物實驗中的應用

作者:天津舍為斯生物技術有限公司 2021-09-06T17:42 (訪問量:22911)

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  腺相關病毒血清型眾多(12種),不同血清型對不同組織親和性不同,因此在具體科學研究中,以下問題往往困擾著廣大科研工作者:選擇何種血清型?如何注射?注射多少病毒?注射部位如何選擇?注射多久檢測?本文就常見的注射部位和方法做一個簡單的歸納,希望能夠為大家提供一個概念和思路。

腺相關病毒屬于微小病毒科(parvovirus),為無包膜的單鏈線狀DNA病毒,基因組大小約4.7kb。利用腺相關病毒可以將外源基因轉入動物組織和細胞中,具有安全性高、免疫原性低、宿主范圍廣、表達穩定等多種優點,廣泛應用于動物體內研究。

腺相關病毒血清型眾多(12種),不同血清型對不同組織親和性不同,因此在具體科學研究中,以下問題往往困擾著廣大科研工作者:選擇何種血清型?如何注射?注射多少病毒?注射部位如何選擇?注射多久檢測?本文就常見的注射部位(大腦、視網膜、肝臟、心臟和動脈、肺臟、腎臟、肌肉、腸)和方法做一個簡單的歸納,希望能夠為大家提供一個概念和思路。

一、大腦

大腦組織常用血清型有AAV1,AAV2,AAV5,AAV8和AAV9,其中神經組織常見的血清型有AAV2,AAV5和AAV8。對大腦組織而言,AAV5應用范圍更廣,AAV8更有效(值得注意的是,在猴子的神經組織中,AAV5更有效)。從作用效果上看,AAV8大于AAV1。

針對大腦組織不同部位,AAV不同血清型靶向性有所差異:
1) 海馬組織:AAV9比AAV8更有效;
2) 神經組織不同的細胞,不同血清型靶向性不同:如神經元常用的血清型有AAV1、AAV2、AAV5和AAV9;星形膠質細胞和少突膠質細胞常用的血清型有AAV1和AAV5。

總體而言,在所有組織中,AAV2適用性最廣并在腦部組織也有所體現,例如其可以達到大腦組織75%的區域。AAV2、AAV5、AAV8和AAV9也比較常見,應根據不同組織進一步慎重選擇,在此介紹幾種特例:

1、腸神經系統(Enteric Nervous System ENS),是由神經細胞組成的復雜網絡,遍布整個腸胃消化管道。其神經元的數量和脊髓相當(約1億個神經細胞)。該神經系統在人體軀干下部,屬于迷走神經,以薄層的形式分布于消化肌之間,調節消化。常用AAV5、AAV6、AAV8 和 AAV9。AAV6對腸神經膠質和神經元有一定的靶向性。注射部位可以選擇降結腸,注射量和滴度: 滴度為1.3 × 1012GC/ml的病毒注射5 μl即可,檢測時間:注射后2周開始表達,2-6周均有檢測。

2、腦組織常見的血清型為AAV9,注射方法:左心室注射或者側腦室注射,注射劑量和滴度:選擇滴度為0.5–4.0 × 1011GC/ml的病毒液,稀釋成100μl,注射兩周之后(14d)開始檢測。下圖為一些腦部組織注射情況:

Fig1. Transduction and phenotyping of transduced cells in the cerebral cortex

Fig2. Transduction of cells in the hippocampal formation.

Neuroscience 138 (2006) 501–510

Fig3. Transduction efficiency of recombinant adeno-associated virus (AAV) in the myenteric plexus (MP) of the enteric nervous system:a comparison across serotypes 1, 2, 5, 6, 8, and 9


Fig4. Neuronal tropism of recombinant adeno-associated virus (AAV) transduction in the submucosal plexus (SMP): serotypes 1, 2, 5, 6,8, and 9.


Molecular Therapy vol. 23 no. 3 mar. 2015

二、視網膜

視網膜組織常用血清型有AAV1、AAV2和AAV5。視網膜組織由于其特殊性,因而有自身的特點:注射成功率20-30%,容易造成視網膜炎癥和損傷,注射完需要使用1%阿托品(和少量新霉素、多粘菌素B硫酸鹽和地塞米松眼膏施用于眼睛,延長瞳孔擴張時間,減少腺體分泌,減少炎癥反應),連續使用3-5d。其常用的注射量為0.5μl,病毒滴度1.5x107GC/ml。常用注射方法:視網膜下注射或者玻璃體注射。

但不同血清型又有不同特點:AAV1主要作用于視網膜上皮細胞,注射后2-4周可以檢測;AAV2主要作用于感光細胞、視網膜上皮細胞和玻璃體,AAV2玻璃體注射后分布廣泛,2-4周可以檢測; AAV5可作用于視網膜上皮細胞和感光細胞,在感光細胞中表達AA5>AAV2,2-4周檢測。下圖為一些視網膜組織的注射情況:

Fig 5. AAV added to the retinal ganglion cell surface in culture vs. intravitreal injection in vivo.

Vision Research 48 (2008) 377–385

三、肝臟

對肝臟而言,主要的腺相關病毒載體有:AAV2、AAV5、AAV7 和AAV8,其中AAV7 和AAV8的效率是AAV2的10-100倍。注射部位常選擇門靜脈、外周靜脈和尾靜脈。注射病毒滴度一般選擇8×1010-2×1012(GC/kg)(人、靈長類);1×1011GC/只鼠,稀釋成50-100μl進行尾靜脈注射;注射后2周之后可以檢測。下圖為肝臟注射的一些情況:

Fig 6. In vivo vector specificity analysis

四、心臟和動脈

對心臟和動脈而言,常用載體有:AAV1、AAV6、AAV8 和AAV9。其中 AAV2、AAV5、AAV7也可以使用,但是表達比較慢,3個月后表達量才能與AAV1、AAV6表達量相當。所有血清型中AAV8和AAV9最有效,2個月左右其表達量達到最高。常見的注射部位為冠狀動脈、主動脈、心肌和尾靜脈。注射病毒滴度為1.9×1011-1012GC/ml,稀釋成100μl-250μl (大鼠劑量稍高于小鼠)注射;但是對于心臟原點注射而言,常采用1010GC/ml病毒滴度,稀釋成20μl使用。檢測時間:一般在2周之后可以檢測。下圖為注射的一些情況:

Biodistribution of LacZ expression and vector genomes 4 weeks after direct injection of 5 ×1011 vg of AAV8- and AAV9-CB-LacZ into the rat heart., heart; Li, liver; Lu, lung; Br, brain; Te, testis; Ki, kidney; Sp, spleen; St, stomach; Ga, gastrocnemius.


HUMAN GENE THERAPY 19:1359–1368

五、肺臟

肺臟常用的腺相關病毒載體有AAV1、AAV2、AAV5、AAV6和AAV9。由于肺臟表面唾液酸受體分布比較多,因此AAV5型比較常用;相比之下AAV2和AAV6轉導效率相當。常見的注射方式有滴鼻、霧化吸入或氣管內注射,注射病毒滴度為1012GC/ml,稀釋成3μl,注射完之后2周可以檢測表達情況。下圖為注射的一些情況:

Histochemical detection of AP expression in mouse lungs 1 month after vector exposure.

JOURNAL OF VIROLOGY, Feb. 2000, p. 1524–1532

六、腎臟

腎臟常用載體有AAV2、AAV8 和AAV9。注射病毒的滴度一般選擇1-5×1011GC/ml,稀釋成50-200μl注射。常見的注射部位有腎動脈、腎靜脈和左髂脈、腹主動脈,注射完2周之后可以檢測表達情況。下圖為注射的一些情況:

In vivo long-term transduction by AAV serotype 2 vector into the rat kidney.

Nephron ExpNephrol 2004;96 :e119–e126

七、肌肉

肌肉組織常用血清型有AAV2、AAV8 和AAV9。其中AAV8、AAV9最常用,心肌、胰腺和腎上腺也是如此。骨骼肌分為快速和慢速肌纖維,AAV2常作用于慢速肌纖維;AAV6則對二者都有效。對不同年齡階段的鼠,注射劑量有所不同:幼鼠選擇的病毒量為 7×1010-1.2×1011GC/g;成年鼠選擇的病毒量為3.5 ×1011 -7×1012GC/只;但是低劑量的AAV9不能到達所有心肌細胞。下圖為注射的一些情況:

Transduction of muscle fibersby different AAV serotypes.

J Gene Med 2005; 7: 442–451.

Representative photomicrographs of sections of skeletal muscle

MOLECULAR THERAPY Vol. 14, No. 1, July 2006

八、腸

腸組織常用血清型有AAV1、AAV2 和AAV5。常見的注射方式有口服、灌腸、腹腔注射、腸系膜動脈注射。一般選擇注射滴度1×1011GC/ml,稀釋成100μl(PBS或者稀釋液稀釋)使用,注射2周后可以檢測。


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