呼吸系统疾病是全球范围内威胁人类健康的常见疾病类别,其中部分疾病由基因突变所致,例如慢性阻塞性肺疾病、支气管炎、家族性肺纤维化、囊性纤维化等。尽管此类疾病的遗传机制已得到深入研究,但目前仍缺乏有效的治疗手段,致使病情持续进展并引发呼吸系统损伤,严重时可导致死亡。腺相关病毒(AAV)作为基因靶向递送的重要载体,自然成为研究肺相关基因功能及代谢调控的有效工具。然而,要借助 AAV 在肺组织中实现精准、高效的基因操作,研究者需审慎考量三个关键环节:血清型的选择、启动子的特异性以及递送途径的优化。
呼吸系统疾病是全球范围内威胁人类健康的常见疾病类别,其中部分疾病由基因突变所致,例如慢性阻塞性肺疾病、支气管炎、家族性肺纤维化、囊性纤维化等。尽管此类疾病的遗传机制已得到深入研究,但目前仍缺乏有效的治疗手段,致使病情持续进展并引发呼吸系统损伤,严重时可导致死亡。腺相关病毒(AAV)作为基因靶向递送的重要载体,自然成为研究肺相关基因功能及代谢调控的有效工具。然而,要借助 AAV 在肺组织中实现精准、高效的基因操作,研究者需审慎考量三个关键环节:血清型的选择、启动子的特异性以及递送途径的优化。
干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的“万能细胞”,根据来源可分为胚胎干细胞(全能分化但存在伦理争议)、成体干细胞(存在于骨髓、脂肪等组织中,分化能力有限但安全易得)和诱导多能干细胞(通过重编程普通细胞获得,兼具两者优势)。腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)由于其免疫原性低、不发生随机整合、能感染分裂期和非分裂期细胞且不会导致任何已知人类疾病的特性, 成为目前最具有前景的基因治疗载体之一。AAV 在干细胞中的应用正从传统的 HSC 体外基因修饰,向体内直接靶向转导和联合新型递送载体的方向快速发展。
骨组织由大量钙化的细胞间质及数种骨组织细胞构成。其中,钙化的细胞间质被称为骨基质;细胞则包含骨细胞、骨原细胞、成骨细胞与破骨细胞四类。骨细胞数量最多,存在于骨基质内部,其余三类细胞则分布在骨组织的边缘区域。
肌肉是人体的重要组成部分,不仅是多种肌营养不良疾病基因治疗的靶组织,还可作为生产和分泌治疗远端器官疾病功能蛋白的生物工厂,肌肉组织的这些特征使其成为开发基因治疗策略的通用平台,用于递送相关疾病功能基因。AAV 载体是将基因转移到骨骼肌和心肌等肌肉组织的理想载体,经 AAV 转导后肌肉细胞可以表达功能性重组蛋白,并将这些蛋白分泌到血液中进行全身递送,通过这种策略用于杜氏肌营养不良、糖尿病、动脉粥样硬化、血友病及癌症等的疾病治疗,目前由 AAV 介导的肌肉基因治疗已逐步迈入临床。
巨噬细胞(Macrophages)是一种位于组织内的白血球,源自单核细胞,而单核细胞又来源于骨髓中的前体细胞。巨噬细胞和单核细胞皆为吞噬细胞,在脊椎动物体内参与非特异性防卫(先天性免疫)和特异性防卫(细胞免疫)。巨噬细胞根据其表型和细胞因子分泌分为两种类型:M1 巨噬细胞,表现出促炎和有害作用,以及 M2 巨噬细胞,显示抗炎和修复功能。
内皮细胞,也称为血管内皮细胞(Vascular Endothelial cells,VECs),是位于血液与血管组织之间的一种单层扁平上皮细胞,细胞形态呈多边形,衬贴在心脏、血管和淋巴管等血管内表面。目前,心血管疾病仍然位居全球死因首位,内皮细胞(Endothelial cells,ECs)在这些疾病中扮演着重要角色,尤其在冠状动脉疾病和脑卒中疾病中。此外,由于内皮细胞参与血管的生成,其对肿瘤的生长也至关重要。因此,在体外、体内实现内皮细胞的高效与特异性基因表达调控、开发高效靶向内皮细胞疗法就显得尤为重要。
不同 AAV 血清型对组织有其天然亲和力,不同血清型对皮肤各类细胞的亲和力存在显著差异,需根据靶细胞类型进行筛选,目前研究表明,经改造或天然存在的某些 AAV 血清型对皮肤组织展现出潜力。AAV5 和 AAV8 对表皮层(尤其是角质形成细胞)显示出较高的转导效率,是真皮感染的有效工具。
在 AAV 介导的基因表达过程中,启动子发挥着关键作用,它决定了基因表达的细胞类型与特异性。为了更好的实现肌肉组织的精准递送,选择前列腺启动子非常关键。目前的研究表明,除了除了广谱启动子 CMV、 CAG 外,还有前列腺癌细胞特异性启动子 DD3,差异显示代码 3(DD3)是一种在 PCa 组织中高度表达的非编码基因,在正常前列腺组织或其他肿瘤组织中几乎不表达,可以作为前列腺癌基因治疗的精确靶标。
在眼科治疗领域,重组腺相关病毒(rAAV)可通过视网膜下注射(subretinal injection)、玻璃体腔注射(intravitreal injection)及脉络膜上注射(suprachoroidal injections)三种常见给药途径递送至视网膜。
AAV 载体对胰腺的转导效率优于腺病毒与慢病毒载体。单链 AAV 载体的 8 型和 9 型(AAV8、AAV9)在系统性给药、胰腺内给药、导管内给药或经胰腺内血管给药时,对胰腺外分泌部与内分泌部均具有较强转导效率。