Självkomplementärt adenoassocierat virus

Självkomplementärt adenoassocierat virus ( scAAV ) är en viral vektor framställd av det naturligt förekommande adenoassocierade viruset (AAV) för att användas som ett verktyg för genterapi . Användning av rekombinant AAV (rAAV) har varit framgångsrik i kliniska prövningar som behandlar en mängd olika sjukdomar. Denna labbtillverkade avkomma av rAAV kallas "självkomplementär" eftersom den kodande regionen har utformats för att bilda en intramolekylär dubbelsträngad DNA-mall. Ett hastighetsbegränsande steg för standard-AAV-genomet involverar syntesen av den andra strängen eftersom det typiska AAV- genomet är en enkelsträngad DNA - mall. Detta är dock inte fallet för scAAV-genom. Vid infektion, snarare än att vänta på cellmedierad syntes av den andra strängen, kommer de två komplementära halvorna av scAAV att associeras för att bilda en dubbelsträngad DNA-enhet (dsDNA) som är redo för omedelbar replikation och transkription . Förbehållet med denna konstruktion är att istället för den fulla kodningskapaciteten som finns i rAAV (4,7–6 kb ) kan scAAV bara hålla ungefär hälften av den mängden (≈2,4kb).

I genterapiapplikationer som använder rAAV, transducerar viruset cellen med ett enkelsträngat DNA (ssDNA) flankerat av två inverterade terminala upprepningar (ITR). Dessa ITR: er bildar hårnålar i slutet av sekvensen för att fungera som primers för att initiera syntes av den andra strängen innan efterföljande infektionssteg kan påbörjas. Den andra strängsyntesen anses vara ett av flera block för effektiv infektion. Ytterligare fördelar med scAAV inkluderar ökat och förlängt transgenexpression in vitro och in vivo , såväl som "högre in vivo DNA-stabilitet och mer effektiv cirkularisering. "

I genterapi

scAAV är en attraktiv vektor för användning i genterapi av många skäl. Dess modervektor, AAV, används redan i kliniska prövningar. På grund av en mängd olika scAAV- serotyper som finns tillgängliga, kan forskare välja en serotyp som har egenskaper som är önskvärda för sin terapi. Att endast välja en delmängd av celler förbättrar specificiteten och minskar risken att hämmas av immunsystemet . Olika scAAV- och AAV-serotyper kan effektivt transfektera en mängd olika cellulära mål. Liksom alla vektorbaserade tillvägagångssätt för genterapi kommer ett hinder för att översätta terapier från prekliniska prövningar till en mänsklig klinisk tillämpning vara produktionen av stora mängder högkoncentrerat virus. En nackdel som scAAV står inför är att på grund av robust genuttryck framkallar transgenprodukter som levereras via scAAV ett starkare immunsvar än samma transgener som levereras via en enkelsträngad AAV-vektor.

Virusklassificering

Liksom AAV är scAAV en medlem av familjen Parvoviridae , allmänt känd som parvovirus . Dessa virus är icke-hölje , enkelsträngade DNA (ssDNA)-virus. Inom Parvoviridae tillhör scAAV vidare Dependovirus , som karakteristiskt definieras av en oförmåga att replikera på egen hand. I naturen är dessa virus beroende av ett annat virus för att tillhandahålla replikeringsmaskineri; adenoassocierat virus kan bara replikera under en aktiv infektion av adenovirus eller vissa typer av herpesvirus . Vid laboratorieanvändning övervinns detta hinder genom tillsats av hjälparplasmiderna, som exogent uttrycker replikationsgener som AAV själv saknar.

Viral replikation

Som ett dependovirus förblir scAAV i ett latent tillstånd i cellen tills cellen upplever vissa tillåtande tillstånd. Dessa kan inkludera närvaron av en hjälpvirusinfektion (som adenovirus) eller andra toxiska händelser som exponering för UV- ljus eller cancerframkallande ämnen . Eftersom den endogena rep- ORF har ersatts med transgen, kodar exogent tillhandahållna rep-gener för de proteiner som krävs för genomreplikation och andra virala livscykelkomponenter. ITR:erna belägna 5' och 3' om det virala genomet tjänar som ursprunget för replikation.

Viral förpackning

Liksom rep ORF har scAAVs lock ORF ersatts av transgen och tillhandahålls därför exogent i en labbmiljö. Generna som kodas i denna ORF bygger kapsidproteiner och är ansvariga (tillsammans med intracellulär bearbetning) för att förmedla målspecificitet. Rep-proteiner deltar i integrationen av genomet i förformade kapsider. Trots det faktum att scAAV är designat för att bilda dsDNA vid infektion, är de två komplementära strängarna inte förpackade på ett dubbelsträngat sätt. Parvovirus packar sitt virala genom så att ssDNA-baserna kommer i kontakt med aminosyrorna på insidan av den virala kapsiden. Således lindas sekvensen av scAAV sannolikt av ett viralt kodat DNA-helikas innan det packas in i viral proteinkapsid.