空载体 = 有骨架但无基因,可包装成完整颗粒,用于对照和载体优化。
空壳病毒 = 仅衣壳,无基因组,用于研究衣壳功能、免疫耐受或改造为非基因型递送载体。
一、核心定义与结构差异
1. AAV 空载体(Empty Vector)
本质:包含完整的AAV基因组骨架(ITR + 载体骨架),但缺失目的基因(治疗基因或报告基因)的重组AAV载体。
结构组成:
- 外壳:AAV衣壳蛋白(Cap蛋白,如AAV2、AAV9等血清型)
- 内部基因组:仅保留复制必需的反向末端重复序列(ITR)及载体骨架序列(如启动子、终止子骨架),无功能基因
关键特征:保持完整载体结构,可被衣壳包裹形成颗粒,但因无目的基因无法表达目标蛋白。
2. AAV 空壳病毒(Empty Capsid)
本质:仅由AAV衣壳蛋白组装而成的“空心颗粒”,完全不含任何DNA(包括ITR)。
结构组成:衣壳蛋白VP1、VP2、VP3按比例组装,内部无基因组。
关键特征:只保留外壳结构,无法复制或表达,属于纯衣壳蛋白复合物。
二、制备原理差异
1. AAV 空载体
基于常规重组AAV载体包装流程,但去除质粒中的目的基因,仅保留ITR和载体骨架。
通常共转染3种质粒:
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空载体骨架质粒:含ITR + 无目的基因
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Rep/Cap包装质粒:提供复制酶和衣壳蛋白
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辅助质粒:提供腺病毒辅助因子(如E1A、E1B)
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包装后,衣壳蛋白包裹空载体基因组(ITR + 骨架),形成完整空载体颗粒。
2. AAV 空壳病毒
核心原则是 只表达衣壳蛋白,不提供可包装的基因组:
- 方法1:转染Cap表达质粒(或Rep/Cap质粒)+ 辅助质粒,但不提供含ITR的载体骨架,衣壳蛋白自发组装为空心颗粒。
- 方法2:从常规AAV包装产物中分离空壳颗粒,通过密度梯度离心(如CsCl梯度)或离子交换层析纯化得到纯空壳。
三、核心功能与应用场景
1. AAV 空载体
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阴性对照(载体骨架对照):
排除载体骨架(如ITR、启动子)而非目的基因对细胞或动物的影响。 -
载体优化工具:
测试不同血清型衣壳或启动子骨架的安全性和转染效率,无需关注基因表达。
2. AAV 空壳病毒
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阴性对照(衣壳对照):
排除衣壳蛋白本身的影响(如免疫原性、细胞毒性)。 -
免疫耐受诱导(实验研究):
预先注射空壳可在实验中诱导机体对AAV衣壳产生一定免疫耐受,降低后续治疗用AAV的清除。 -
衣壳功能研究:
分析衣壳的细胞结合、内化效率及组织靶向性,无需考虑基因组影响。 -
药物递送载体(需改造):
化学或生物修饰后,可将小分子、蛋白质或siRNA负载到空壳中,实现靶向递送,同时避免基因组相关风险。
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