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[前沿科技] 基因治疗推动病毒载体生产,但是哪种载体最合适?

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    2022-12-1 08:41
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    发表于 2022-5-19 08:48:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

    本文节选自《Gene Therapies Push Viral Vector Production》,内容有删减,详细内容,请参考原文。


    目前,已有多种病毒类型被研究用作基因治疗中的病毒载体,包括腺病毒、慢病毒、逆转录病毒以及腺相关病毒(AAV)。其中,AAV作为基因递送载体获得了极大的关注,已有研究从多方面探索了AAV的商业化可行性。其它类型病毒的商业化可行性也在持续探索当中,特别是对于需要更大的基因负载、瞬时表达或在基因组中插入目的基因的治疗方法。


    载体的潜在机会取决于所开发的基因治疗的类型,总体来说,基因治疗可分为两种类型:体外和体内。在体外基因治疗中,细胞在患者体外被改造,正确的细胞“版本”移植回到患者体内,与体外方式相反的是体内基因治疗,此时,细胞在患者体内被治疗。基因的正确版本被递送进患者身体。


    在两种情况中,细胞可以使用携带正确基因拷贝的病毒或非病毒载体处理。通常,AAV和腺病毒主要用于体内基因治疗。相比腺病毒和AAV,基于逆转录病毒的载体的体内转导效率相对较低,但其优势在于稳定整合的能力,从而在分裂组织中形成长期的转基因表达。所以,逆转录病毒和慢病毒最适合用于体外基因递送。每种病毒载体都有其一系列的天然特性,会影响其用于基因治疗或其它特定目的时的适用性,没有适合所有应用的通用型病毒载体,每种载体都有其优势、局限性以及应用范围。


    病毒载体机制


    病毒载体系统是被“掏空”的病毒,其包装信号(如包装形成病毒颗粒的遗传信号)与目的基因(负载)融合,其它必要元件置于独立的遗传元件中,通常为三个或更多。这样设计的目的是防止形成具有复制能力的病毒颗粒,非负载元件通常称为包装系统,如果执行得当,包装结果应仅形成携带负载的感染性颗粒。这些病毒载体系统的主要目标是达到可能获得的最高滴度,而不形成具有复制能力的变体。


    病毒载体系统的最大限制在于其趋向性,即病毒天然感染的细胞类型。感染性通常取决于病毒中存在的囊膜蛋白以及这些蛋白会结合的细胞表面成分。根据应用目的,理想的载体要么具有非常宽泛的趋向性,要么当基因治疗的目标是一种非常特殊的细胞类型时,具有非常狭窄的趋向性(在这种情况中,这也是一种安全预防措施)。一些载体,如腺病毒,具有相当宽泛的趋向性,通常通过囊膜蛋白的工程部分来改造其靶向范围。但是,生物技术公司需要注意的是,这种改变是包装系统的特性,而不是病毒载体。改变载体趋向性的过程被称为假型包装。假型包装的优点是定制目标范围。而缺点是囊膜的修饰可能导致病毒颗粒稳定性下降。


    慢病毒载体是逆转录病毒载体的一个亚群,其已经替代了传统的逆转录病毒载体,因为慢病毒载体整合时不需要靶向分裂中的宿主细胞。相比传统逆转录病毒系统,该特点拓宽了慢病毒载体的应用。使用慢病毒载体的优势包括其可携带相对较大的负载,且遗传元件仅在整合后才有“活性”。这使得可相对简单地达到所需的滴度以及获得单个整合元件。而缺点是要较难获得高滴度。此外,每个整合事件本身都构成一次突变,这在基因治疗中,会成为一个安全问题。


    相比之下,腺病毒载体不会整合至宿主基因组,所以是一个瞬时递送系统。它们曾被认为在基因治疗中有较大的潜力,但于体内使用时,可能会有较强的免疫反应,这也是为什么它们一般已经不再用于基因治疗方法了。


    最后,AAV是一种自身不能复制的“缺陷性”病毒。AAV非常有名,因其是唯一已知的、可形成溶原体的脊椎动物病毒,这意味着它可整合进处于静止状态的基因组,进而被特定病毒通过重复感染而拯救,最主要的是腺病毒(其因此而得名)或某些方式的化学处理(丁酸及其它),AAV的天然缺陷性使其成为一种安全的递送系统。


    大多数包装系统会形成感染性颗粒,但不会,至少不经常会,整合进基因组,所以,感染后会形成瞬时表达,如腺病毒载体。病毒可以在一个非常特殊的位点整合进基因组(如“溶原”形式)。但是,这需要对包装系统进行修饰AAV的优势包括此类载体的相对安全性(对比慢病毒)、相对较低的免疫反应、以及相当宽泛的趋向性。其缺点包括有限的负载、较难达到高感染性滴度和功能滴度、以及较难假型包装。



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    发表于 2022-5-20 08:57:53 来自手机 | 显示全部楼层
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