腺相关病毒(AAV)因其低免疫原性、长期表达能力及广泛的组织嗜性,已成为体内基因功能研究和基因治疗研究中最常用的递送载体之一。AAV 体内实验设计的核心在于血清型、启动子及给药方式的合理组合,三者共同决定目标组织的转导效率、表达特异性及实验可重复性。
一、AAV 血清型的选择策略
AAV 血清型主要影响组织嗜性(tropism)和转导效率。不同血清型在不同物种、不同发育阶段中的表现存在显著差异。
1. 常用科研级 AAV 血清型及特点
| 血清型 | 主要优势组织 | 科研应用要点 |
| AAV2 | 视网膜、肝脏(局部) | 经典血清型,受体机制清晰,适合机制研究与体外/局部体内实验 |
| AAV5 | 肺、视网膜、部分 CNS | 常用于呼吸系统和眼科研究 |
| AAV8 | 肝脏、胰腺、肌肉 | 肝脏转导效率高,常用于代谢相关研究 |
| AAV9 | 心脏、骨骼肌、CNS | 可跨血脑屏障(新生鼠更明显),神经和心血管研究常用 |
| AAVrh10 | CNS | 中枢神经系统转导效率较高 |
| 工程化血清型(如 PHP.eB) | CNS(特定鼠系) | 具有品系依赖性,需谨慎验证 |
📌 科研建议
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体内实验前建议文献调研 + 小规模预实验验证
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注意物种差异(mouse / rat / NHP)对血清型表现的影响
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避免直接将小鼠最优血清型外推至大动物模型
二、启动子的选择策略
启动子决定外源基因的表达强度和细胞类型特异性,是实现精准调控的关键因素。
1. 常用启动子类型
(1)泛表达启动子
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CMV:表达强,但在体内易沉默
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CAG:目前体内实验最常用,表达稳定
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EF1α / PGK:表达相对温和,更接近生理水平
📌 适用于:
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基因过表达筛选
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报告基因表达
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不强调细胞特异性的研究
(2)组织/细胞特异性启动子
| 启动子 | 靶向组织 |
| hSyn、CamKIIα | 神经元 |
| GFAP | 星形胶质细胞 |
| cTnT、α-MHC | 心肌 |
| Alb、TBG | 肝细胞 |
| SP-C、CC10 | 肺泡/气道上皮 |
📌 适用于:
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功能研究
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降低非靶组织背景表达
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提高体内实验的生理相关性
三、给药方式(注射途径)的选择策略
给药方式直接决定 AAV 的体内分布范围和组织暴露水平。
| 给药方式 | 特点 | 常见应用 |
| 尾静脉注射(IV) | 全身分布 | 肝、心、肌肉、CNS(部分血清型) |
| 局部注射(脑内、肌肉内) | 精准定位 | 神经环路、肌肉功能研究 |
| 鼻腔滴注 | 非侵入 | 肺、部分 CNS |
| 气管内注射 | 肺部高效 | 呼吸系统疾病模型 |
| 腹腔注射(IP) | 操作简单 | 幼鼠或初步筛选 |
📌 剂量策略建议
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体内剂量通常以 vg/mouse 或 vg/kg 表示
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需结合血清型、启动子和给药方式综合优化
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高剂量可能引发免疫反应或非特异表达
四、综合设计思路
在实际科研中,推荐采用以下设计路径:
研究目的 → 靶组织/细胞 → 血清型初筛 → 启动子匹配 → 给药方式确定 → 剂量梯度验证
例如:
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小鼠肺部基因敲低
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血清型:AAV5 / AAV9
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启动子:SP-C / CC10
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给药方式:气管内注射
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递送元件:shRNA / miRNA / CRISPR
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AAV 体内实验并不存在“万能组合”。
血清型决定去哪,启动子决定在哪些细胞表达,给药方式决定能不能高效到达。科学、系统的前期设计与验证,是提高实验成功率和数据可信度的关键。
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