腺病毒载体的结构、优势与局限性

腺病毒 (Adenovirus，Adv) 是一种无包膜的 DNA 病毒，其复制不依赖于宿主细胞的分裂。腺病毒拥有近50 个血清型，大多数腺病毒载体是基于血清型 2 和血清型 5，通过转基因的方式取代 E1 和 E3 基因，降低病毒的复制能力，这些重组腺病毒仅在高水平表达 E1 基因的细胞中复制，因此是一种适用于治疗的高效控制系统。重组腺病毒是进行基因转移和表达的工具，功能强大且易于操作，目前被科研工作者广泛使用。

1. 腺病毒结构
腺病毒是一种直径为 70~100 nm 的病毒颗粒，衣壳呈廿面体，由 240 个六邻体（hexon）和 12 个五邻体（penton）组成。 以五邻体蛋白为基底由衣壳表面伸出 12 根纤毛（fiber），纤毛顶端形成头节区。 五邻体和纤毛的头节区可与细胞表面的受体结合，在病毒感染细胞过程中起着非常重要的作用。

2. 腺病毒基因组
哺乳动物腺病毒的基因组 DNA 长约 36 kb，基因组的两端各有约 100 bp 的反向末端重复序列（ITR）， ITR 与末端蛋白（TP）相结合，与基因组复制及早期基因的转录有关；ITR 的内侧为病毒包装信号 Ψ，参与腺病毒基因组的衣壳化。基因组包含早期表达的与腺病毒复制相关的 E1~E4 基因和晚期表达的与腺病毒颗粒组装相关的 L1~L5 基因。

根据病毒基因的缺失情况，腺病毒载体大致分为三种类型：

第一代腺病毒载体
病毒基因组缺失 E1 区或者 E1&E3 区。E1 区的缺失导致腺病毒载体不能复制，同时增加载体容量。E1 区缺失的载体只能在表达 E1 蛋白的细胞系中生产，比如 HEK 293。

第二代腺病毒载体
第二代病毒载体同时缺失 E1&E3&E2/E4。相比第一代，可以降低载体的免疫原性，同时增加了载体容量。

第三代腺病毒载体
一种辅助质粒依赖病毒载体，非常显著地降低了免疫原性，使其更适合作为基因传递载体。其载体容量相比第一代和第二代更大。同时辅助质粒使用 cre/loxp 系统，使得产生的辅助质粒病毒基因组不含有包装信号，安全性更高。

基于人血清 5 型腺病毒的基因组结构，结合各基因的功能，科学家们开发了缺失 E1 和 E3 基因的 Ad5 腺病毒载体。由于 E1 和 E3 基因的缺失，腺病毒载体可插入高达 7.5 kb 的外源基因。

3、腺病毒的优势和局限性
优势
宿主范围广：包括分裂细胞和非分裂细胞（某些抗腺病毒感染的淋巴瘤细胞除外）。
感染效率高：在理想感染条件下，感染率可达 100%。
病毒滴度高：纯化、浓缩后可达 10^12~13 vp/mL。
易于扩增：腺病毒可直接二次扩增，慢病毒和腺相关病毒需要重新包装。
安全性高：不整合到染色体中，无插入致突变性。
理化性质稳定：4℃：数周，-80 ℃：1 年。

局限性
表达时间短：腺病毒不整合至宿主细胞基因组中，因此在细胞复制和分裂后会丢失，并失去基因表达能力。
免疫原性高：在某些对外源刺激敏感的动物模型、组织部位中易造成炎症反应。