腺相关病毒,简称AAV(adeno-associated virus),是一种高效、安全的体外及体内基因转导工具。与其他病毒工具,如腺病毒(adenovirus), 慢病毒(lentivirus)相比,AAV具有感染过程温和和长效表达的能力,近年来已成为基因治疗领域关注的焦点。
根据外壳蛋白的蛋白结构和所结合的细胞外受体分子的不同,可将AAV分为不同的血清型。不同血清型的AAV具有不同的组织特异性,表现出一定的器官靶向特异性。鉴于天然的AAV外壳对应固定的组织、器官趋向性,导致其使用具有一定的局限性,因此我们对现有的AAV外壳进行突变和改造,以适应不同的基因治疗的需求。
AAV外壳库(Capsid library)构建根据不同血清型和不同应用方向,可构建AAV外壳多肽展示库、重组库和基因突变库等不同的库。新型AAV外壳筛选可根据不同的需求方向,在大鼠、小鼠和非人灵长类动物体内不同脏器进化筛选。可针对不同AAV抗体或免疫血清进行免疫逃逸筛选。
目镜公司致力于探索、研发基因治疗新技术,提供新型基因疗法的生物技术公司,的通过Shuffling-insertion Mediated AI Retargeting Technology(SMART)AAV衣壳筛选平台,为寻找更优的用于治疗包括视网膜、耳、血液、肺、肝脏、胰脏、肌肉以及大脑等脏器的遗传性或慢性疾病AAV的基因载体奠定了基础。依托该平台,团队陆续发现了一批器官特异靶向、渗透性好、免疫原性低的候选AAV衣壳未来还会有更多的新品种有可能实现成果转化。
AAV外壳的开发主要有以下四种:
1)自然发现
2)合理设计
3)计算机结合生物信息学方法
4)定向进化
5)人工智能结合的定向进化
迄今为止,定向进化是开发具有特定生物学功能的AAV外壳最成功的方法。定向进化的基础是模拟自然进化,在外壳蛋白中引入大量随机突变,随后给予外壳选择性压力,在选择压力下产生具有特定生物学特性和有利特性的遗传变异。例如,产生组织特异性靶向、规避免疫监控,或者提高转基因的表达等等优质的特性。并且,外壳库的定向进化并不需要事先了解选择标准所涉及的分子机制。这种方法另一大优势源于高通量,如数百万个序列可以通过相互测试来获得最有效的序列。