aav血清型和衣壳蛋白的关系

2025年10月31日
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AAV(腺相关病毒,Adeno-Associated Virus)的血清型(serotype)与其衣壳蛋白(capsid protein)之间关系非常密切。简单来说,血清型的区别主要由衣壳蛋白序列的差异决定,而衣壳蛋白的结构又直接决定了病毒的受体识别、组织嗜性(tropism)以及免疫学特性。

一、AAV的基本结构

AAV为非包膜的单链DNA病毒,直径约25 nm,主要由:

  • 衣壳蛋白(Capsid proteins):VP1、VP2、VP3

  • 基因组(Genome):单链DNA(约4.7 kb),两端为ITR序列(Inverted Terminal Repeat)

二、衣壳蛋白与血清型的关系

成分 说明
衣壳组成 AAV衣壳由60个蛋白亚基组成,比例约为 VP1:VP2:VP3 = 1:1:10。
编码基因 这些蛋白均由cap基因编码,通过不同起始密码子翻译产生。
血清型差异来源 不同血清型的cap基因序列差异(尤其是VP3区域)导致衣壳表面氨基酸组成不同,从而决定其抗原性和组织嗜性。

三、血清型(Serotype)的定义与分类

AAV共有十多个天然血清型(AAV1–AAV13),此外还有人工改造型(如AAV-DJ、AAV-PHP.B等)。

各血清型的区别主要体现在:

  • 衣壳表面结构不同 → 影响受体结合;
  • 抗原性不同 → 与宿主免疫反应差异;
  • 转导效率和靶向组织不同

四、衣壳蛋白决定的关键特性

1.受体结合特异性

  • AAV2:主要识别肝素硫酸蛋白聚糖(HSPG)
  • AAV5:识别唾液酸受体
  • AAV9:可跨血脑屏障,识别N-乙酰唾液酸受体

2.组织嗜性(Tropism)

不同血清型衣壳蛋白的结构决定其进入细胞的能力和组织分布:

血清型 主要靶组织 典型用途
AAV1 骨骼肌、心肌 肌肉基因治疗
AAV2 肝脏、视网膜 经典研究型
AAV8 肝脏 肝脏基因治疗
AAV9 肌肉、CNS 系统性治疗、神经系统研究

3.免疫原性差异

衣壳氨基酸差异导致不同血清型对中和抗体的敏感性不同。例如,已有AAV2免疫者对AAV8或AAV9可能免疫交叉较弱。

五、人工改造的衣壳与新型血清型

通过定向进化或点突变可以改变衣壳蛋白序列,得到新型AAV:

  • AAV-DJ:融合AAV2、AAV8、AAV9的cap基因,兼具高效与低免疫性。

  • AAV-PHP.B / AAV-PHP.eB:对CNS具有高转导效率。

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