在基因療法中,需要使用病毒或非病毒載體將遺傳基因傳遞到宿主細胞中。選擇適當的載體類型取決於多個因素,包括基因的大小、最佳的給藥途徑,以及載體的免疫原性和特異性。
病毒載體
1.腺病毒 (Adenovirus)
腺病毒是一種雙股DNA病毒,能夠有效轉導分裂和非分裂的細胞,通過插入多個相同基因的複製來誘導高量的蛋白質產生。腺病毒具有多個優勢,包括組織特異性、基因操作的便利性、攜帶大型基因(高達30 kb)的能力,以及能夠大規模生產1。
儘管腺病毒是第一個在基因治療臨床試驗中得到評估的載體,但由於多種限制,包括迅速被中和抗體清除、強大的免疫反應導致轉導細胞的消除和潛在的致命全身性發炎,使其不再受到偏愛2,3。此外,腺病毒還與生成具有複製能力的病毒的風險相關聯,這可能導致意外的全身性感染4。前,在眼科基因治療臨床試驗中,腺病毒除用於視網膜母細胞瘤外,並未被使用5。
2.腺相關病毒 (Adeno-Associated Virus, AAV)
腺相關病毒(AAV)是一種非複製的單股DNA病毒,是眼科和非眼科基因治療中最常使用的載體。不同的AAV血清型對應不同的組織,多種AAV血清型對應視網膜。用於勒伯先天性黑盲症的Voretigene neparvovec使用AAV2,AAV4和AAV5也常用於視網膜基因治療6。AAV的優點包括長時間的遺傳基因表達、低免疫原性、極低的插入突變風險,以及僅有輕微的發炎反應6。AAV的限制包括較小的容量約為4.7 kb,當以次視網膜方式給藥時轉導僅限於滲出區域6。已經證明以玻璃體內方式給予AAV2和AAV8能夠轉導內視網膜的細胞,但向視網膜層擴散以達到光感受器細胞的效果有限7。
3.慢病毒 (Lentivirus)
慢病毒是一種單股RNA逆轉錄病毒,它將互補DNA整合到目標細胞的染色體中。通過整合到宿主基因組中,基因表達能夠持續,但插入突變和致癌的風險大大增加。與AAV相比,慢病毒載體的容量較大,約為8 kb,但可能更具有免疫原性1。慢病毒載體在新生血管性老年性黃斑變性基因治療中得到應用8。
非病毒載體
已經開發出一系列物理和化學方法,用於轉運基因治療中的DNA和RNA分子。物理遞送方法包括直接注射裸DNA以及利用電脈衝、超聲波、磁場、基因槍和激光等1。化學遞送方法包括利用基於脂質、聚合物或金屬的納米粒子,以攜帶和保護基因材料,促進目標細胞的吸收9。
非病毒載體被開發作為與病毒載體的替代方案,其主要優勢包括較低的免疫原性和毒性風險,以及較低的生產成本。值得注意的是,基於脂質的納米粒子在視網膜色素性視網膜炎和Stargardt disease的動物研究中顯示出有望的基因治療傳遞效果10,11。然而,相對於病毒載體,其主要限制包括較低的特異性、轉導效率和表達持久性6。
References