AAV
AAV（Adeno-Associated Virus），即腺相关病毒，属于细小病毒科依赖病毒属，是一种直径约 25 纳米、无包膜的单链 DNA 缺陷型病毒。作为目前体内基因治疗（In vivo Gene Therapy）的首选载体，AAV 具有极高的生物安全性：它不引起人类已知疾病，且在宿主细胞内主要以非整合的游离体（Episome）形式存在，极大地降低了插入突变的风险。通过改造 AAV 的衣壳蛋白（Capsid），研究者可实现对肝脏、神经系统、肌肉及视网膜的精准靶向。2025 年，随着多款 AAV 药物（如 Zolgensma、Roctavian）的全球应用，该技术已成为攻克遗传性罕见病的支柱。
分子机制：从病毒吸附到持久表达
AAV 的转导过程是一个精密的跨膜运输与核内转化的级联反应，其非整合特性是维持安全性的核心。
- 识别与内吞：
AAV 衣壳蛋白识别细胞表面特异性受体（如 AAVR）和辅助受体（如聚糖）。病毒通过受体介导的内吞作用进入细胞，随后经内体途径运输。 - 内体逃逸与核转运：
随着内体酸化，AAV 衣壳发生构象改变，暴露其磷脂酶 A2 结构域以破坏内体膜实现逃逸。病毒颗粒通过核孔复合体进入细胞核并在核内脱壳，释放单链 DNA（ssDNA）。 - 二链合成与游离体化：
这是 AAV 表达的限速步骤。ssDNA 必须转化为双链 DNA 才能起始转录。在非分裂细胞中，AAV 基因组相互连接形成环状的游离体。这些游离体独立于宿主染色体，随细胞代谢长期稳定表达转基因。 - 辅助病毒依赖性：
天然 AAV 是缺陷型的，其复制需要腺病毒或疱疹病毒提供辅助功能。在载体生产中，通过三质粒共转染系统人工提供这些辅助信号。
临床景观：血清型趋向性与获批疗法
AAV 血清型的多样性决定了其在临床上可以针对不同器官进行“定向打击”。
| 血清型/药物 | 组织趋向性 | 临床价值/适应症 |
|---|---|---|
| AAV9 / Zolgensma | 中枢神经系统 (CNS) | 能高效跨越血脑屏障。用于治疗 SMA（脊髓性肌萎缩症），通过单次静脉注射替代缺失的 SMN1 基因。 |
| AAV2 / Luxturna | 视网膜色素上皮层 | 首个获 FDA 批准的体内基因药物。治疗由 RPE65 突变导致的遗传性视网膜变性（LCA2）。 |
| AAV5 / Roctavian | 肝脏 (Liver) | 用于 血友病A 的治疗。利用肝脏作为“生物工厂”持续合成并分泌凝血因子 VIII。 |
治疗策略：工程化改良与挑战应对
2025 年的基因治疗前沿正致力于解决 AAV 的载荷限制及免疫原性问题。
- 衣壳进化 (Capsid Engineering)： 利用 AI 和定向演化技术开发新型合成 AAV（如 AAV-PHP.B），旨在进一步提高跨血脑屏障的效率或降低肝脏毒性。
- 应对中和抗体 (nAbs)： 约 30 ％ 到 60 ％ 的人群预存有 AAV 中和抗体。目前的策略包括：使用 Imlifidase 降解抗体、血浆置换或开发能“免疫逃逸”的新型衣壳。
- 自互补 AAV (scAAV)： 通过改进 ITR 元件，使病毒包装成双链 DNA，跳过胞内二链合成步骤，从而实现更快速、更强力的蛋白表达。
关键相关概念
学术参考文献与权威点评
[1] Kay MA. (2011). State-of-the-art gene-based therapies: the case for AAV vectors. Nature Reviews Genetics.
[学术点评]：该综述奠定了 AAV 作为体内基因递送“金标准”的科学基础，详细阐述了其低整合率带来的安全性优势。
[2] Wang D, Tai PWL, Gao G. (2019). Adeno-associated virus vector as a platform for gene therapy delivery. Nature Reviews Drug Discovery.
[学术点评]：高广坪教授团队的权威总结，系统解析了 AAV 血清型开发与工业化生产的核心挑战。
[3] Mendell JR, et al. (2017). Single-Dose Gene-Replacement Therapy for Spinal Muscular Atrophy. NEJM.
[学术点评]：临床里程碑。该项试验不仅促成了 Zolgensma 的获批，更验证了 AAV9 在人类中枢神经系统中的强大转导能力。