腺相关病毒（AAV）是基因治疗中应用最广泛的病毒载体之一，因其高效性、安全性和低免疫原性而备受青睐。AAV能够感染细胞，其基因组以游离环状DNA的形式长期存在于细胞核内，整合到宿主基因组的频率极低，其衣壳蛋白序列决定了它们的组织特异性，不同血清型结合不同的细胞表面糖类和相关受体。但AAV的生物学特性仍有待深入研究，尤其是如何提高其组织靶向性和递送效率。
来自Baylor College of Medicine的William R. Lagor团队在2025年3月于Molecular Therapy上发表题为“A comprehensive atlas of AAV tropism in the mouse”的文章，该研究通过系统性注射荧光报告基因载体，全面分析了10种天然AAV血清型在雄性和雌性小鼠22种组织中的分布和转导效率，发现了AAV4可高效转导血管内皮细胞和胰腺β细胞。为基因治疗研究提供了重要的AAV图谱，有助于优化血清型选择并拓展新的治疗靶点。
首先，作者选取了10种具有衣壳序列多样性且具备重要临床前/临床相关性的天然AAV血清型（AAV3b、4、5、6、7、8、9、rh8、rh10和rh74），通过尾静脉注射方式向野生型小鼠递送双荧光报告载体，可分别检测即时转导（ZsGreen）和特异性（tdTomato）。实验设置4-6只/性别组以分析性别差异，注射4周后收取22种器官，通过荧光成像和DNA分离定量评估AAV基因组分布与转导效率，为系统解析不同血清型的组织靶向性提供了数据。（图1）
图1 小鼠AAV趋向性调查分析的实验设计
其次，作者通过qPCR检测各器官样本中的病毒基因组拷贝数发现，经静脉注射后，大多数AAV血清型在雄性和雌性小鼠肝脏中均表现出最强的递送，同时在肾、腓肠肌、膈肌、心脏和皮肤中也检测到显著的载体基因组。AAV3B表现出整体低转导效率且不靶向肝脏，而AAV4则特异性靶向肺组织，AAV8在膀胱中最有效。值得注意的是，性别差异显著：AAVrh10在雄性小鼠中总载体量最高且在70%的器官中占优，而雌性小鼠中AAVrh74的递送效果最佳。此外，雄性小鼠肝脏转导效率普遍高于雌性。 （图2）
图2 10种AAV血清型在22种不同组织中的生物分布
代表性器官成像显示：1）肝脏中除AAV3B/4外多数血清型转导强；2）肾皮质区转导显著而髓质几乎无信号，体现器官内区域特异性；3）胸腺等低转导组织中仍可检测到零星tdTomato+细胞。生殖器官分析表明，所有血清型仅靶向睾丸间质细胞和卵巢髓质区体细胞，未检测到生精小管或卵泡内生殖细胞转导。而子宫等组织虽病毒载量低但tdTomato+细胞比例较高，而脾脏、胸腺和淋巴结呈现非特异性转导，可能与免疫器官特有的启动子沉默或降解机制有关。（图3）
图3 荧光成像检测转导效率
AAV4展现出与其他血清型截然不同的特征：肝脏转导效率极低，但对肺组织具有高度特异性。流式分析揭示其转导的肺细胞中超过85%为内皮细胞，显著高于非内皮细胞的转导率。进一步研究发现，AAV4具有广谱血管内皮靶向能力，在胃、膀胱、肾上腺、胰腺、脑、小肠、胸腺等多种器官中均检测到清晰的tdTomato+内皮细胞信号，甚至在视网膜中也表现突出。此外，AAV4对胰腺胰岛β细胞具有特异靶向性，而其他血清型，如AAV8/5虽也能转导胰岛但特异性较差。这些发现确立了AAV4作为内皮细胞和β细胞基因递送的高效工具，为血管相关疾病和糖尿病基因治疗提供了新策略。（图4）
图4 AAV4对内皮细胞和胰腺β细胞表现出特异性
文章结论与展望
本研究通过系统性静脉注射10种AAV血清型，在 Ai9小鼠中完成了全面的图谱分析。揭示了多数血清型优先靶向肝脏和肌肉，而AAV4展现独特的内皮细胞特异性和胰腺β细胞特异性。揭示了不同的AAV血清型对于性别也有差异。并且未发现生殖细胞转导证据。该研究为基因治疗载体设计提供了重要参考，尤其为血管疾病、糖尿病的靶向治疗开辟了新途径，同时强调性别因素对转导效率的影响。
转自：KidneyCode