腺病毒载体（基因运载的工具）

病毒概述

腺病毒是无包膜的线性双链DNA病毒，在自然界分布广泛，至少存在100种以上的血清型。其基因组长约36kb，两端各有一个反向末端重复区（ITR），ITR内侧为病毒包装信号。基因组上分布着4个早期转录元（E1、E2、E3、E4）承担调节功能，以及一个晚期转录元负责结构蛋白的编码。早期基因E2产物是晚期基因表达的反式因子和复制必须因子，早期基因E1A、E1B产物还为E2等早期基因表达所必须。因此，E1区的缺失可造成病毒在复制阶段的流产。E3为复制非必须区，其缺失则可以大大地扩大插入容量。腺病毒载体大多以5型（Ad5）、2型（Ad2）为基础，新增了55型（Ad55），很多研究机构在研究当中，55型将比5型流行以及应用更具广泛性。

作用机制

典型的腺病毒载体系统如：穿梭质粒pCA13/腺病毒基因组质粒pBHG11/包装细胞293细胞。pCA13/的HCMVIE启动子－多克隆位点－SV40AN（polyA）构成外源基因的表达盒，该表达盒的插入使腺病毒E1基因缺失，但是保留其两端侧翼序列（左侧的1~3bp的ITR，右侧从3.5kb到末端的维持病毒装配和活力必须的蛋白IX的基因），也保留了腺病毒的包装信号φ（194~358bp）；pBHG11则保留了腺病毒基因组的绝大部分，但是缺失了包装信号φ、0.5~3.7图距（mu）部分的E1区、77.5～86.2mu的E3区，293细胞是整合有Ad5E1基因的人胚肾细胞系。pBHG11因为缺失包装信号及E1区而不能复制，pCA13带有包装信号及E1的侧翼序列，但是缺失E1区及腺病毒绝大部分基因组，同样不能复制。外源目的基因插入pCA13后，与pBHG11共转染，进入293细胞。pCA13与pBHG11在细胞内发生同源重组，同时，293细胞提供E1蛋白，从而包装产生腺病毒颗粒。该病毒的蛋白质外壳同野生型腺病毒相似，具有同样的感染力进入靶细胞的能力，但是基因组DNA的E1区被外源目的基因取代，即进入靶细胞后病毒不能复制，但可以表达目的蛋白。

分类

第一代腺病毒载体：一般将E1或E3基因缺失的腺病毒载体称为第一代腺病毒载体，此类型载体在未经过纯化时可引发机体产生较强的炎症反应和免疫反应，纯化后可以安全使用，体内表达周期可达4周。

第二代腺病毒载体：E2A或E4基因缺失的腺病毒载体被称为第二代腺病毒载体，产生的免疫反应较弱其载体容量和安全性方面有所改进，但病毒包装难度和出毒和病毒滴度下降厉害，目前应用相当局限。

第三代腺病毒载体：第三代载体缺失了全部的（无病毒载体，gutlessvector）或大部分腺病毒基因（微型腺病毒载体，miniAd），仅可保留ITR和包装信号序列。第三代腺病毒载体最大可插入35kb的基因，病毒蛋白表达引起的细胞免疫反应进一步减少，载体中引入核基质附着区基因可使得外源基因保持长期表达，并增加了载体的稳定性。这一载体系统需要一个腺病毒突变体作为辅助病毒。

目前，第一代腺病毒载体仍是科研和临床应用最为广泛的腺病毒载体。一般常用Ad5型腺病毒。

腺病毒载体系统

目前，最主流的腺病毒载体系统有Adeasy系统和AdMax系统。

Adeasy系统：通过原核重组极大提高了腺病毒的重组效率。其具体的构建步骤如下图。

AdMax系统：Cre/LoxP体系改造后的真核腺病毒包装体系，进一步增加的操作的便捷，同时滴度较Adeasy有进一步提高。步骤如图所示。

下面是一些经典的AdMax系统质粒图谱：

应用优势

腺病毒载体转基因效率高，体外实验通常接近100%的转导效率；可转导不同类型的人组织细胞，不受靶细胞是否为分裂细胞所限；容易制得高滴度病毒载体，在细胞培养物中重组病毒滴度可达（10E+11）/ml；进入细胞内并不整合到宿主细胞基因组，仅瞬间表达，安全性高。因而，腺病毒载体在基因治疗临床试验方面有了越来越多的应用，成为继逆转录病毒载体之后广泛应用且最具前景的病毒载体。