细胞治疗关键原材料——病毒载体

一、简介
基因转染技术是细胞治疗的关键环节，是指将含有靶基因的质粒DNA递送至细胞，并在细胞内表达，目前已广泛用于基因的结构和功能分析、基因表达与调控、基因治疗与转基因动物等研究。根据运载系统的不同，可以将其分为病毒载体和非病毒载体。病毒载体作为基因递送的良好工具，有其无法替代的优势，例如病毒载体介导法转染效率高、对细胞损伤小。细胞治疗常运用的病毒载体主要包括逆转录病毒载体和慢病毒载体。非病毒方法包括化学转染法、生物方法和物理方法。在当今细胞治疗工业化阶段其常见手段仍为病毒载体作为其递送方式。

二、RNA病毒载体
RNA病毒载体目前常用的主要有两个：γ逆转录病毒载体（Retroviral vector, RV）和慢病毒载体（Lentivirus vector, LV）。γ逆转录病毒和慢病毒都属于逆转录病毒科。这类病毒十分适合基因传递，因为它们的大部分基因组可以被靶向转基因取代，一旦感染宿主细胞，它们的RNA基因组被逆转录成cDNA，然后稳定地整合到宿主基因组DNA中^[1]。慢病毒载体是以HIV-1（人类免疫缺陷I型病毒）为基础发展起来的基因治疗载体，该载体可以将外源基因高效地整合到分裂和非分裂细胞的基因组中^[2]。由于其宿主范围广、表达时间长、免疫反应小以及具有较高的生物安全性而成为理想的基因治疗载体，然而慢病毒载体的生产方式及纯化工艺较为复杂，一定程度上限制了生产规模的放大。γ逆转录病毒载体具有可携带大片段外源基因、可通过微克级别质粒构建稳定产毒细胞系、高转导率进入靶细胞等特点，在细胞治疗产品工业化上有着绝对的优势。然而，γ逆转录病毒载体和慢病毒载体都可有随机插入的潜在危险，但截至目前，在细胞治疗的应用中，γ逆转录病毒载体和慢病毒载体均无安全性事故，为避免以上风险，科学家们设计了自我失活的γ-RV (SIN-γRV)载体，在临床试验中，该载体已被证明是绝对安全的，没有出现不良整合或白血病的病例^[3]。

三、DNA病毒载体
DNA病毒载体主要包括腺病毒（Adenovirus, ADV）载体、腺相关病毒（Adeno-associated virus，AAV）载体和单纯疱疹病毒（Herpes Simplex Virus V，HSV）载体^[4]。ADV是一种无包膜的双链DNA病毒，其载体不整合进入宿主细胞基因组中，是最常用的疫苗载体。AAV是一种单链DNA细小病毒，AAV载体具有广泛的趋向性、低免疫原性和易于生产等特点，有利于临床应用。它也是非致病性的，很少整合到宿主染色体上，导致转基因的长期表达^[5]。HSV是包被的双链DNA病毒，可引起神经节潜伏感染。基于HSV载体的基因治疗的临床应用主要集中在癌症治疗上，主要归因于其固有的溶瘤能力。

四、小结
病毒载体利用病毒具有传送其基因组进入其他细胞进行感染的分子机制，与非病毒载体相比，具有转导效率高，可对细胞形成稳定转染的能力的独特优势。因此，病毒载体常应用于基础研究、细胞与基因疗法或疫苗开发。不论是基础研究、临床试验还是工业化放大，我们都需要根据研究目的选用最为合适的病毒载体。

参考文献
1. Watanabe N, McKenna M. Generation of CAR T-cells using γ-retroviral vector. Methods in cell biology 2022, 167: 171-183.doi.org/10.1016/bs.mcb.2021.06.014
2. Milone M, O'Doherty U. Clinical use of lentiviral vectors. Leukemia 2018, 32(7): 1529-1541.doi.org/10.1038/s41375-018-0106-0
3. Hacein-Bey-Abina S, Pai S, Gaspar H, Armant M, Berry C, Blanche S, et al. A modified γ-retrovirus vector for X-linked severe combined immunodeficiency. The New England journal of medicine 2014, 371(15): 1407-1417.doi.org/10.1056/NEJMoa1404588
4. Lundstrom K. Viral Vectors in Gene Therapy: Where Do We Stand in 2023? Viruses 2023, 15(3).doi.org/10.3390/v15030698
5. Li C, Samulski R. Engineering adeno-associated virus vectors for gene therapy. Nature reviews Genetics 2020, 21(4): 255-272.doi.org/10.1038/s41576-019-0205-4

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