AAV(腺相关病毒)三质粒包装系统是一种常用的基因转移工具,主要用于在细胞和动物模型中转入基因,研究基因功能或开发基因治疗方案。AAV的三质粒包装系统通常包括以下三个质粒:
载体质粒(Transfer plasmid):包含目的基因序列(即希望转入细胞的基因)以及AAV的反向末端重复序列(ITRs),ITRs是AAV基因组的两端序列,负责包装和整合功能。AAV没有自己的复制蛋白,所以ITRs序列的存在可以让目的基因在病毒包装时被识别并嵌入病毒颗粒中。
包装质粒(Packaging plasmid):包含AAV病毒的主要结构蛋白基因,如Rep和Cap。其中Rep蛋白是AAV的复制蛋白,负责AAV基因组的复制和包装;Cap蛋白是AAV的衣壳蛋白,用于病毒颗粒的组装。这些基因的表达让细胞产生必要的蛋白质来组装和包装病毒颗粒,但不包含在最终包装的AAV基因组中。
辅助质粒(Helper plasmid):包含腺病毒的某些关键基因,如E1A、E1B、E2A、E4和VA基因,这些基因会提供额外的辅助因子,帮助AAV的复制和包装。这些基因来自腺病毒,但并不会导致完整的腺病毒生成,只是为了支持AAV的生产过程。
包装过程如下:
当这三个质粒共同转染到包装细胞(如HEK293细胞)中时,各自表达相应的蛋白和基因元件,实现AAV病毒的包装。载体质粒上的目的基因在ITRs的帮助下形成一个完整的AAV基因组,包装质粒中的cap和rep基因表达相应的AAV蛋白,rep蛋白负责复制AAV基因组,而cap蛋白形成AAV的衣壳,辅助质粒中的腺病毒辅助基因提供包装所需的支持,增强AAV的复制和包装效率。
在这个系统中,AAV基因组被包裹在由cap蛋白形成的衣壳中,形成完整的AAV颗粒。
最终产生的AAV颗粒中,仅包含目的基因的序列,没有包装质粒和辅助质粒中的其他基因,因此AAV颗粒具有较高的安全性和稳定性。这些AAV颗粒可以感染目标细胞并将目的基因转入,但因为AAV为复制缺陷型病毒,通常不会引起致病性。