腺病毒載體的結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢與局限性

腺病毒 (Adenovirus，Adv) 是一種無包膜的 DNA 病毒，其復(fù)制不依賴于宿主細(xì)胞的分裂。腺病毒擁有近50 個(gè)血清型，大多數(shù)腺病毒載體是基于血清型 2 和血清型 5，通過轉(zhuǎn)基因的方式取代 E1 和 E3 基因，降低病毒的復(fù)制能力，這些重組腺病毒僅在高水平表達(dá) E1 基因的細(xì)胞中復(fù)制，因此是一種適用于治療的高效控制系統(tǒng)。重組腺病毒是進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移和表達(dá)的工具，功能強(qiáng)大且易于操作，目前被科研工作者廣泛使用。

1. 腺病毒結(jié)構(gòu)
腺病毒是一種直徑為 70~100 nm 的病毒顆粒，衣殼呈廿面體，由 240 個(gè)六鄰體（hexon）和 12 個(gè)五鄰體（penton）組成。 以五鄰體蛋白為基底由衣殼表面伸出 12 根纖毛（fiber），纖毛頂端形成頭節(jié)區(qū)。 五鄰體和纖毛的頭節(jié)區(qū)可與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，在病毒感染細(xì)胞過程中起著非常重要的作用。

2. 腺病毒基因組
哺乳動(dòng)物腺病毒的基因組 DNA 長約 36 kb，基因組的兩端各有約 100 bp 的反向末端重復(fù)序列（ITR）， ITR 與末端蛋白（TP）相結(jié)合，與基因組復(fù)制及早期基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)；ITR 的內(nèi)側(cè)為病毒包裝信號(hào) Ψ，參與腺病毒基因組的衣殼化。基因組包含早期表達(dá)的與腺病毒復(fù)制相關(guān)的 E1~E4 基因和晚期表達(dá)的與腺病毒顆粒組裝相關(guān)的 L1~L5 基因。

根據(jù)病毒基因的缺失情況，腺病毒載體大致分為三種類型：

第一代腺病毒載體
病毒基因組缺失 E1 區(qū)或者 E1&E3 區(qū)。E1 區(qū)的缺失導(dǎo)致腺病毒載體不能復(fù)制，同時(shí)增加載體容量。E1 區(qū)缺失的載體只能在表達(dá) E1 蛋白的細(xì)胞系中生產(chǎn)，比如 HEK 293。

第二代腺病毒載體
第二代病毒載體同時(shí)缺失 E1&E3&E2/E4。相比第一代，可以降低載體的免疫原性，同時(shí)增加了載體容量。

第三代腺病毒載體
一種輔助質(zhì)粒依賴病毒載體，非常顯著地降低了免疫原性，使其更適合作為基因傳遞載體。其載體容量相比第一代和第二代更大。同時(shí)輔助質(zhì)粒使用 cre/loxp 系統(tǒng)，使得產(chǎn)生的輔助質(zhì)粒病毒基因組不含有包裝信號(hào)，安全性更高。

基于人血清 5 型腺病毒的基因組結(jié)構(gòu)，結(jié)合各基因的功能，科學(xué)家們開發(fā)了缺失 E1 和 E3 基因的 Ad5 腺病毒載體。由于 E1 和 E3 基因的缺失，腺病毒載體可插入高達(dá) 7.5 kb 的外源基因。

3、腺病毒的優(yōu)勢和局限性
優(yōu)勢
宿主范圍廣：包括分裂細(xì)胞和非分裂細(xì)胞（某些抗腺病毒感染的淋巴瘤細(xì)胞除外）。
感染效率高：在理想感染條件下，感染率可達(dá) 100%。
病毒滴度高：純化、濃縮后可達(dá) 10^12~13 vp/mL。
易于擴(kuò)增：腺病毒可直接二次擴(kuò)增，慢病毒和腺相關(guān)病毒需要重新包裝。
安全性高：不整合到染色體中，無插入致突變性。
理化性質(zhì)穩(wěn)定：4℃：數(shù)周，-80 ℃：1 年。

局限性
表達(dá)時(shí)間短：腺病毒不整合至宿主細(xì)胞基因組中，因此在細(xì)胞復(fù)制和分裂后會(huì)丟失，并失去基因表達(dá)能力。
免疫原性高：在某些對(duì)外源刺激敏感的動(dòng)物模型、組織部位中易造成炎癥反應(yīng)。