AAV感染效率低的主要原因有哪些

AAV感染效率低是一个多因素导致的问题，主要原因可以分为以下几个方面：

1. 细胞自身因素

• 细胞表面受体表达水平：AAV进入细胞的第一步是结合细胞表面的初级受体（如AAV2需要硫酸肝素蛋白聚糖HSPG）和共受体（如αVβ5整合素、成纤维细胞生长因子受体FGFR1等）。如果目标细胞不表达或低表达这些特异性受体，AAV就无法有效吸附和进入细胞。这是决定细胞嗜性 的关键。

• 细胞内吞与胞内运输效率：AAV通过网格蛋白介导的内吞作用进入细胞后，需要经历从早期内体到晚期内体，再到核内体的复杂运输过程。这个过程中，大部分病毒颗粒会被运输到溶酶体并被降解，只有少部分能成功“逃逸”到细胞质中。

• 核膜屏障：AAV的基因组需要进入细胞核才能进行转录。AAV的衣壳大小约20-25nm，而核孔复合物的有效直径通常小于10nm。因此，完整的AAV病毒颗粒很难直接通过核孔。它需要依赖核膜上不稳定的“临时孔洞”（如在细胞分裂时或某些特定条件下）或者一个复杂且效率不高的核内体释放和入核机制。

2. 病毒载体因素

• 血清型选择不当：不同的AAV血清型（如AAV1, 2, 5, 6, 8, 9等）对不同的组织和细胞具有天然的嗜性差异。例如，AAV9易于穿过血脑屏障感染中枢神经系统，而AAV8对肝脏有高亲和力。如果选择的血清型与目标组织不匹配，感染效率会非常低。

• 衣壳免疫原性：虽然AAV的免疫原性远低于腺病毒，但人群中仍普遍存在针对不同AAV血清型的中和抗体。这些抗体可以识别并结合AAV衣壳，在病毒进入目标细胞前就将其清除，从而完全阻断感染。

• 病毒滴度不足或质量不佳：制备的病毒原液如果实际感染性滴度（IU/mL）低于理论值，或者在生产纯化过程中病毒衣壳受损，都会直接导致功能性病毒颗粒数量不足，感染效率下降。

3. 细胞内及机体内的限制性因素

• 细胞内降解：如上所述，大部分AAV在胞内运输过程中被困在核内体/溶酶体途径中被降解，这是限制感染效率的一个主要“瓶颈”。

• 基因组第二链合成（针对部分血清型）：某些AAV血清型（如AAV2）的基因组是单链DNA。它进入细胞核后，需要依赖宿主细胞的DNA聚合酶合成第二条互补链，形成双链DNA模板，才能启动基因表达。这个过程效率较低且速度慢，是导致转基因表达延迟和效率降低的重要原因。这也是自我互补型AAV（scAAV）被开发出来的原因，它绕过了这一步骤，能更快、更强地表达基因。

• 机体免疫清除：在体内实验中，除了预存的中和抗体，先天免疫系统和细胞免疫系统也会被激活。巨噬细胞等会吞噬和清除血液循环中的AAV颗粒，而细胞免疫（如CD8+ T细胞）可能会攻击和清除那些成功表达了外源转基因的细胞。

总结与对策

为了提高AAV的感染效率，研究人员采取了多种策略：

AAV感染效率低是一个系统性问题，需要从病毒载体设计（衣壳、基因组）、目标细胞特性、以及体内外环境等多个层面进行综合分析和优化。