四类常用病毒载体解析：慢病毒、AAV与腺病毒选择
关键词：病毒载体，慢病毒，AAV
病毒载体并不是“完整病毒”，而是经过工程化改造的核酸递送工具：研究人员去除或拆分复制相关元件，保留进入细胞所需的结构，并装入目的基因、shRNA或其他表达元件。选择载体时，应重点考虑细胞类型、表达时长、装载容量以及体内或体外应用。
一、慢病毒载体与γ-逆转录病毒载体
- 慢病毒属于逆转录病毒，颗粒外层为脂质包膜和包膜糖蛋白，内部含RNA、衣壳以及逆转录酶、整合酶等。常用慢病毒载体多经过多质粒拆分包装，可转导分裂和非分裂细胞。
- γ-逆转录病毒同样具有脂质包膜，基因组为RNA，并携带逆转录和整合所需的酶。它可实现基因组整合及长期表达，装载量通常小于8kb。
图1 慢病毒结构
图源：NIAID Visual & Medical Arts, Lentivirus Cross Section with Plasmid, NIAID NIH BioArt Source，Public Domain
图2 逆转录病毒的病毒载体部分
这种遗传物质需要通过病毒包装过程才能进入并整合到宿主基因组中。首先，它需要被病毒包裹起来，这一过程是通过表达小泡口炎病毒G糖蛋白来实现的。VSVG是一种具有广泛感染能力的包膜蛋白，还可以被伪装成不同的形式以改变其传染性。接下来，病毒必须组装成合适的结构，并在其外部展示出能够与宿主相互作用的因子。Gag蛋白就承担了这一职责：它们包含了病毒包装、组装以及展示所需的一系列病毒成分，如基质、衣壳和核衣壳等。最后一个组件是逆转录酶和整合酶，它们的作用是将RNA中的遗传信息转化为DNA，并将这些遗传信息永久地整合到宿主的基因组中。
慢病毒载体适合构建稳定过表达、shRNA干扰和CRISPR细胞系。其有效装载量通常小于8kb；使用时需关注插入突变风险和相应的生物安全要求。与慢病毒不同，γ-逆转录病毒通常依赖细胞有丝分裂时核膜解体才能进入细胞核，因此主要用于活跃分裂的细胞，不适合神经元等终末分化细胞。
二、AAV载体：体内递送的热门选择
- 腺相关病毒（AAV）是无包膜、二十面体衣壳的单链DNA病毒。重组AAV通常仅将两端ITR之间的表达盒装入衣壳，Rep、Cap及辅助元件在生产过程中由其他质粒提供。
图3 AAV2衣壳结构
图源：Jazzlw，AAV2 Ribbon Diagram，CC BY-SA 4.0，经Wikimedia Commons
AAV的病毒包装蛋白包括外壳蛋白和capsid蛋白。外壳蛋白对于病毒复制是必需的，同时还能帮助基因组在人类的AAVS1位点处进行非频繁性的整合。Capsid蛋白则是一种结构性衣壳蛋白，它有助于病毒颗粒的组装，并在AAV从晚期内体释放时起到重要作用。外壳蛋白和capsid蛋白还参与了AAV伪型的生成，这使得AAV能够改变其侵袭性，从而targeting不同的组织或细胞类型。此外，AAV还需要来自腺病毒基因的一些支持——E4、E2a和VA基因——这些基因通过辅助质粒提供，并有助于病毒的高效复制。
图4 AAV 的病毒载体成分
重组AAV进入细胞后主要以游离形式存在，基因组整合较少；可转导分裂及非分裂细胞，相对免疫原性较低，常用于动物体内递送。常规AAV装载容量约4.5kb，自互补AAV约2.4kb，因此需要严格控制表达盒大小。
三、腺病毒载体：表达快、容量较大
- 腺病毒为无包膜二十面体病毒，内部含线性双链DNA，衣壳表面的纤突参与细胞识别。腺病毒可转导分裂和非分裂细胞，通常不整合至宿主基因组，因此表达多为短期、瞬时表达。
图5 腺病毒结构
图源：Pico en el Ojo，Adenovirus structure，CC BY-SA 3.0，经Wikimedia Commons
腺病毒的体积相当大，其辅助质粒成分也比上面讨论的病毒要多。LXs/Iva2主要属于衣壳组装蛋白，这些蛋白对于将病毒包装成颗粒至关重要。E2A/E2B则负责病毒的复制过程，其中E2B是主要的病毒聚合酶。E4/E1A能够激活其他相关病毒基因的转录活动。E3/E1B则能够抑制细胞凋亡以及宿主对病毒的免疫反应，从而使病毒能够逃避宿主的检测。值得注意的是，重组腺病毒缺乏内源性E1基因，因此它的复制能力较弱。在生产过程中，通常会使用HEK-293细胞系来提供这种基因。
图6 腺病毒的病毒载体成分
其优势是转导效率高、装载容量较大；不同代次载体容量差异明显，约为5～36kb。但腺病毒可能引发较强免疫反应，更适合短期表达、疫苗研究及部分大基因递送场景。
海星生物
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