【on-target】AAV熏染肺脏 | 血清型·启动子·注射用量 | 一篇就GO了！
肺脏（Lung）是哺乳动物呼吸系统中最主要的器官，，，，，，其主要功效是将氧气送入血液，，，，，，并将二氧化碳倾轧体外，，，，，，除呼吸调理功效外、肺脏还承载着防疫、免疫、肺循环、造血等多种主要的功效。 。。。。肺脏包括支气管、小 。。。。ㄏ福┲堋⒎闻莨芎头闻，，，，，，肺泡是支气管树的终末部分，，，，，，是肺部气体交流的主要部分，，，，，，也是肺的功效单位。 。。。。
肺脏结构及主要细胞类型
（Siqin He, et al., J Nanobiotechnology, 2022）
呼吸系统疾病是危害全天下人民康健的常见疾病之一，，，，，，其中不乏由基因突变导致的肺部疾病，，，，，，如慢性壅闭性肺疾病、支气管炎、家族性肺纤维化、囊性纤维化等，，，，，，这些疾病的遗传机制已经被深入研究，，，，，，但仍然缺乏有用的治疗计划，，，，，，导致病情进一步恶化引发呼吸系统损伤，，，，，，甚至是殒命。 。。。。
主要呼吸系统疾病类型
（Jesus Shrestha, et al., Crit Rev Biotechnol, 2020）
重组腺相关病毒载体（recombinant Adeno-associated virus, rAAV）具有血清型种类多样、免疫原性低、恒久稳固表达基因、宿主规模广等优势，，，，，，在基因功效研究和基因治疗递送载体中占有主导职位。 。。。；；；；；；谧蚨锏木窒扌，，，，，，借助rAAV载体高效熏染肺脏用于肺部疾病的建模和治疗战略已成为越来越多研究者的选择。 。。。。
01 AAV血清型的选择
现在AAV1、AAV2、AAV5、AAV6、AAV6.2ff、AAV9等血清型均被报道可以转导动物肺脏，，，，，，基于血清型嗜性、注射方法及研究工具的差别，，，，，，这些AAV关于肺脏的转导效率及熏染部位也体现出差别。 。。。。如AAV9经气管注射主要熏染肺泡上皮细胞，，，，，，关于支气管上皮细胞的熏染少少；；；；；；AAV6和AAV6.2ff经气管注射可以高效转导支气管和肺泡上皮细胞，，，，，，且在肺类器官中也体现出优异的熏染效率，，，，，，这几种AAV也是现在用于肺部基因递送用的较多的血清型。 。。。。
肺实质是治疗肺部遗传性疾病如外貌活性物质缺乏和间质性肺疾病的要害目的，，，，，，特殊是肺泡II型上皮细胞（alveolar type II，，，，，，ATⅡ），，，，，，其表达对外貌活性剂功效至关主要的卵白质，，，，，，加入免疫反应以及转分解等多种功效，，，，，，是肺部疾病基因治疗的靶细胞群体。 。。。。最近，，，，，，由玮美基因自主建设的AAVmeta载体开发平台，，，，，，开发了一种具有自主知识产权的新型AAV递送载体--AAV-LungM3，，，，，，该血清型在小鼠模子中以低病毒量实现气管注射高效转导肺脏、精准靶向ATII（点击链接，，，，，，相识详情）。 。。。。
AAV差别血清型气管内注射肺部基因递送转导效率较量（低剂量，，，，，，2.5E+10vg）
AAV-LungM3气管注射靶向ATII
肺脏是一个高度血管化的器官，，，，，，主要功效是增进氧气通过血流的转移，，，，，，在这历程中，，，，，，肺部内皮细胞（endothelial cells, ECs）至关主要。 。。。。研究发明，，，，，，ECs的功效异常往往加入多种肺部疾病的爆发生长，，，，，，如慢性壅闭性肺病、肺纤维化、肺动脉高压、肺炎、急性呼吸拮据综合征、自身免疫性疾病等。 。。。。UG环球生物自主建设的AAVneO®全新AAV血清型发明平台，，，，，，开发了一种具有自主知识产权的新型AAV递送载体--AAV-LungX，，，，，，该血清型在小鼠模子中以较低剂量的病毒颗粒实现静脉注射，，，，，，高效转导肺脏且精准靶向肺内皮细胞（endothelial cells, ECs），，，，，，同时基本不会在肝脏富集（点击链接，，，，，，相识详情），，，，，，阻止了可能引起的肝毒性等副作用，，，，，，为研究肺部疾病提供了一种更清静、更有用的递送载体。 。。。。
AAV-LungX尾静脉注射肺脏转导（5E+11vg/只，，，，，，左：小动物活体成像效果；；；；；；右：荧光效果）
AAV-LungX尾静脉注射靶向ECs
02 启动子选择
除了上述提到的基于AAV血清型嗜性外，，，，，，亦可以借助细胞特异性启动子完成特异性靶向操作。 。。。。如关于肺泡II型上皮细胞的特异性熏染可以借助SP-C（surfactant protein C）特异启动子实现，，，，，，别的，，，，，，hFLT1或Tie1可以实现内皮细胞的熏染，，，，，，SM22a用于血管平滑肌的特异性熏染。 。。。。
03 注射方法的选择及病毒注射量
关于肺部的病毒熏染，，，，，，一样平常递送途径包括两类：系统注射（经血液循环）、鼻内或气管内递送（经呼吸道）。 。。。。系统注射会同时熏染其他脏器，，，，，，病毒被稀释，，，，，，使得靶向肺脏的病毒镌汰，，，，，，因此需要思量血清型的选择，，，，，，如AAV-LungX，，，，，，经静脉注射可以实现特异靶向肺脏内皮细胞的高效转导；；；；；；呼吸道递送可以实现洪流平的特异性递送，，，，，，并实现肺部的高效表达，，，，，，同时降低病毒剂量，，，，，，但会有操作难度限制，，，，，，且可能导致熏染不匀称，，，，，，有手术危害等缺陷。 。。。。
差别注射方法较量
肺脏基因递送给药方法
（Lisa A. Santry et al., BMC Bio. 2017）
04 应用案例
慢性壅闭性肺疾病 。。。。–hronic obstructive pulmonary disease ,COPD）是一种慢性炎症性疾病，，，，，，已成为全球第四大常见死因。 。。。。2022年华中科技大学同济医学院谢俊刚教授团队在Oxidative Medicine and Cellular Longevity杂志揭晓的事情中，，，，，，借助rAAV载体介导MTMR14在COPD小鼠肺部过表达，，，，，，并进一步验证发明MTMR14过表达可以抑制小鼠COPD的希望。 。。。。
AAV经气管内注射介导MTMR14在小鼠肺部高表达（Yiya Gu, et al., Oxid Med Cell Longev, 2022）
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病毒产品 |
AAV-MTMR14 |
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实验动物 |
小鼠 |
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注射方法 |
气管内注射 |
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熏染部位 |
肺脏 |
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病毒用量 |
2E+11VG, 50μL |
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检测时间 |
31天 |
2019冠状病毒病 。。。。–OVID-19）是一种由严重急性呼吸道综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引发的熏染病，，，，，，是一场全球性公共卫生；；；；；； 。。。。SARS-CoV-2的核衣壳卵白（Nucleocapsid，，，，，，N卵白）在病毒生命周期的多个办法中施展要害作用。 。。。。2021年8月，，，，，，Nature Communications杂志刊登了暨南大学吴开国教授团队的事情，，，，，，该研究展现了SARS-CoV-2 N卵白通过NLRP3炎症小体诱导肺损伤的新机制。 。。。。文中，，，，，，研究团队借助AAVlung经尾静脉注射在小鼠肺部高表达N卵白（AAVlung-N）发明过表达N卵白后，，，，，，可显著增添IL-1β，，，，，，IL-6，，，，，，TNF，，，，，，CXLC10，，，，，，CCL2等炎症因子的表达，，，，，，且肺部有显着的炎症病变及组织损伤。 。。。。
AAVLung-N尾静脉注射介导小鼠肺部过表达的N卵白通过激活NLRP3炎性体诱导小鼠肺损伤
（Pan Pan, et al., Nat Commun, 2021）
2023年5月，，，，，，暨南大学吴开国教授团队成员再添力作，，，，，，由潘攀/李永奎/陈欣联合在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志揭晓研究论文。 。。。。文中，，，，，，研究团队再次运用AAVlung血清型在小鼠肺部高表达N卵白，，，，，，展现了新冠病毒通过N卵白抑制细胞凋亡增进病毒复制的分子机制，，，，，，为新冠病毒的高效撒播和熏染致病机理提供了新的熟悉。 。。。。
借助AAVlung血清型尾静脉注射靶向肺组织
（Pan Pan, et al., Signal Transduct Target Ther, 2023）
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病毒产品 |
AAV-Lung-N-EGFP |
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实验动物 |
小鼠 |
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注射方法 |
尾静脉注射 |
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熏染部位 |
肺脏 |
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病毒用量 |
5E+11VG |
特发性肺纤维化(Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF)是一种常见的肺泡疾病，，，，，，被称作“不是癌症的癌症”。 。。。。2019年12月，，，，，，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交织研究院汤楠实验室在Cell杂志上揭晓研究论文。 。。。。文中，，，，，，作者借助了病毒载体介导的基因表达调控战略，，，，，，通过气管内插管的方法将rAAV2/9-Tgfb1 shRNA注射到PNX处置惩罚的Cdc42缺失小鼠的肺部，，，，，，以下调的Tgfb1表达，，，，，，并配合多种实验手段发明，，，，，，AT2细胞中激活的TGF-b信号关于机械性张力驱动的肺纤维化的希望至关主要。 。。。。
rAAV载体介导Tgfb1表达下调
（Huijuan Wu, et al., Cell, 2019）
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病毒产品 |
rAAV2/9-Tgfb1 shRNA |
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实验动物 |
小鼠 |
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注射方法 |
气管注射 |
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熏染部位 |
肺脏 |
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病毒用量 |
1E+11VG,50μL |
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参考文献
[1] J Nanobiotechnology. 2022 Mar 3;20(1):101.doi: 10.1186/s12951-022-01307-x
[2] Hum Gene Ther. 2020 Sep;31(17-18):996-1009.doi: 10.1089/hum.2020.169
[3] BMC Biotechnol. 2017 May 15;17(1):43.doi: 10.1186/s12896-017-0365-2
[4] Stem Cell Res Ther. 2020 Oct 23;11(1):448.doi: 10.1186/s13287-020-01950-x
[5] Nat Commun. 2020 Aug 6;11(1):3929.doi: 10.1038/s41467-020-17577-8
[6] Nat Commun. 2021 Aug 2;12(1):4664.doi: 10.1038/s41467-021-25015-6
[7] Signal Transduct Target Ther. 2023 May 9;8(1):194.doi: 10.1038/s41392-023-01459-8
[8] Oxid Med Cell Longev. 2022 Jan 7;2022:9300269.doi: 10.1155/2022/9300269
[9] Cell. 2021 Feb 4;184(3):845-846.doi: 10.1016/j.cell.2021.01.020.
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