以下是常见的腺相关病毒(AAV)启动子及其组织特异性的分类和描述:

一、广谱(泛组织)启动子

这类启动子在多种组织中驱动基因表达,适合需要广泛表达的应用场景:

  1. CMV(Cytomegalovirus Immediate Early Promoter)
    • 来源:巨细胞病毒。
    • 特性:强启动子,在多数哺乳动物细胞(如肝脏、肌肉、神经元)中活性高,但可能在某些组织中随时间推移沉默。
    • 应用:常用于体外实验或短期体内表达。
  2. CAG(复合启动子)
    • 组成:CMV增强子 + 鸡β-actin启动子 + 兔β-globin剪接受体。
    • 特性:比CMV更稳定,驱动高水平且持久的基因表达,广泛用于肝脏、心脏、视网膜等组织。
  3. EF1α(Elongation Factor 1α Promoter)
    • 来源:人延伸因子1α。
    • 特性:在分裂细胞(如干细胞、肝细胞)中活性高,神经元中表达效果良好,适合长期表达。
  4. CBh(Chicken β-actin Hybrid Promoter)
    • 组成:鸡β-actin启动子结合CMV增强子。
    • 特性:广谱且高效,常用于中枢神经系统和肌肉组织。

 

二、组织特异性启动子

通过限制基因表达于特定组织或细胞类型,减少脱靶效应,提升治疗安全性。

1. 肝脏特异性启动子

  • hAAT(Human Alpha-1 Antitrypsin Promoter)
    • 人源α-1抗胰蛋白酶启动子,驱动肝脏特异性表达,适用于血友病等肝靶向治疗。
  • TBG(Thyroxine-Binding Globulin Promoter)
    • 甲状腺素结合球蛋白启动子,高效肝脏特异性,常用于AAV介导的基因治疗临床试验。

2. 神经组织启动子

  • Synapsin(Syn)
    • 神经元特异性,适用于中枢和外周神经系统的基因表达。
  • GFAP(Glial Fibrillary Acidic Protein Promoter)
    • 靶向星形胶质细胞,用于胶质瘤或神经炎症研究。
  • CaMKIIα(Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase IIα)
    • 海马和前脑兴奋性神经元特异性,常用于学习记忆相关研究。

3. 心脏/肌肉特异性启动子

  • cTnT(Cardiac Troponin T Promoter)
    • 心肌细胞特异性,用于心脏疾病模型(如心肌病)。
  • MCK(Muscle Creatine Kinase Promoter)
    • 骨骼肌和心肌中活跃,适用于肌营养不良症治疗。

4. 视网膜特异性启动子

  • RPE65(Retinal Pigment Epithelium-Specific 65 kDa Protein Promoter)
    • 靶向视网膜色素上皮细胞,用于遗传性视网膜病变(如Leber先天性黑蒙)。
  • hGRK1(Human G Protein-Coupled Receptor Kinase 1 Promoter)
    • 光感受器细胞特异性,用于视网膜退行性疾病治疗。

5. 其他组织特异性启动子

  • INS(Insulin Promoter)
    • 胰岛β细胞特异性,用于糖尿病基因治疗。
  • CD45(Hematopoietic Cell-Specific Promoter)
    • 造血细胞特异性,适用于血液系统疾病研究。

 

三、选择启动子的注意事项

  • 表达强度:强启动子(如CAG)适合治疗高剂量需求,弱启动子可能减少毒性。
  • 持久性:某些启动子(如EF1α)在长期表达中更稳定。
  • 免疫原性:哺乳动物源启动子(如EF1α)可能比病毒源(如CMV)更少引发免疫反应。

通过合理选择启动子,AAV载体可在基因治疗、疾病模型构建中实现精准的靶向表达,显著提高疗效和安全性。