在AAV(腺相关病毒)载体构建中,启动子的选择直接影响基因表达的效率、特异性、持续时间和安全性。以下是根据不同需求选择启动子的关键考虑因素和常见策略:
1. 根据目标组织的特异性选择
- 组织/细胞特异性启动子
- 肝脏:TBG(甲状腺素结合球蛋白启动子)、LSP(肝特异性启动子)。
- 神经系统:Synapsin(神经元特异性)、GFAP(胶质细胞特异性)、CaMKIIα(神经元活性依赖性)。
- 肌肉:CK(肌酸激酶启动子)、MCK(肌肉肌酸激酶启动子)。
- 视网膜:RPE65(视网膜色素上皮特异性)、hGRK1(视杆细胞特异性)。
- 心脏:cTnT(心肌肌钙蛋白T启动子)。
优势:降低脱靶表达,提高安全性。
- 广谱/组成型启动子
- CMV(巨细胞病毒启动子):高表达,但易被表观沉默,长期表达不稳定。
- CAG(复合启动子,含CMV增强子):强驱动,广泛用于多种组织。
- EF1α(延伸因子1α启动子):在分裂和非分裂细胞中稳定表达,适合造血系统或干细胞。
适用场景:无需组织特异性时的高效表达。
2. 根据表达强度和持久性选择
- 高强度启动子:CMV、CAG,适用于需要高剂量蛋白表达。
- 中等强度启动子:EF1α、PGK(磷酸甘油酸激酶启动子),适合平衡表达与毒性风险。
- 长效表达:避免CMV(易沉默),优先选择EF1α、合成启动子(如miniPromoter)或内源性启动子(如Alb启动子)。
3. 考虑AAV包装容量限制
- AAV载体的基因组容量上限约4.7 kb,需选择小型启动子:
- 短启动子:如miniCMV(缩短的CMV)、sCAG(紧凑型CAG)。
- 合成启动子:通过优化序列减小尺寸。
- 若需大片段(如携带多个基因或调控元件),需牺牲启动子长度。
4. 免疫原性与安全性
- 避免免疫原性元件:某些病毒启动子(如CMV)可能含CpG岛,触发免疫反应,长期表达受限。
- 内源性启动子(如人源化启动子)或合成启动子可降低免疫风险。
5. 物种特异性优化
- 启动子活性可能因物种而异(如CMV在小鼠中强,但在灵长类中较弱)。
- 临床前研究需验证启动子在目标物种中的活性(如使用人源化启动子进行非人灵长类实验)。
6. 实验验证策略
- 体外预实验:通过报告基因(如GFP、Luciferase)在目标细胞中测试启动子活性。
- 体内验证:在小鼠或类器官模型中评估表达效率、特异性和持久性。
- 表观沉默检测:长期实验中监测启动子甲基化状态(如CMV易被沉默)。
选择启动子需权衡组织特异性、表达强度、尺寸限制、免疫原性及物种兼容性,最终方案需通过实验验证。对于临床转化,优先选择人源化或低免疫原性启动子,并关注长期表达稳定性。