Los virus adenoasociados (AAV) son parvovirus humanos no envueltos que contienen un ADN monocatenario de 4,6 kb. Los vectores AAV tienen varias ventajas sobre otros vectores virales para aplicaciones de terapiagénica 1,2,3,4. Los AAV son naturalmente incompetentes para la replicación, por lo tanto, requieren un virus ayudante y una maquinaria huésped para la replicación. Los AAV no causan ninguna enfermedad y tienen baja inmunogenicidad en el huésped infectado3,5. El AAV puede infectar tanto a las células inactivas como a las que se dividen activamente y puede persistir como episoma sin integrarse en el genoma de las células huésped (los AAV rara vez se integran en el genoma del huésped)1,3. Estas características han hecho de AAV una herramienta deseable para aplicaciones de terapia génica.
Para generar un vector de transferencia de genes AAV, el casete transgénico, incluido el gen terapéutico, se clona entre dos repeticiones terminales internas (ITR), que generalmente se derivan del serotipo AAV 2. El tamaño máximo de 5' ITR a 3' ITR, incluyendo la secuencia transgénica, es de 4,6 kb6. Diferentes cápsides pueden tener un tropismo celular o tisular diferente. Por lo tanto, las cápsides deben elegirse en función del tipo de tejido o célula que se pretende atacar con el vector AAV7.
Los vectores AAV recombinantes se producen comúnmente en líneas celulares de mamíferos como las células renales embrionarias humanas, HEK293 por transfección transitoria del vector de transferencia del gen AAV, AAV rep-cap y plásmidos de virus auxiliares2,3. Sin embargo, existen varias limitaciones para la producción de AAV a gran escala mediante la transfección transitoria de células HEK293 adherentes. Primero, se necesita una gran cantidad de pilas de celdas o botellas de rodillos. En segundo lugar, se necesitan ADN plásmido de alta calidad y reactivos de transfección, lo que aumenta el costo de fabricación. Finalmente, cuando se utilizan células ADHERENTES HEK293, el suero se necesita con frecuencia para una producción óptima, lo que complica el procesamiento posterior1,2,3. Un método alternativo de fabricación de AAV implica el uso de la línea celular de insectos, células de Spodoptera frugiperda (Sf9) y un virus de insecto llamado autografia californica multicápside recombinante virus de poliedrosis nuclear (AcMNPV o baculovirus)8,9,10. Las células Sf9 se cultivan en un cultivo de suspensión sin suero que es fácil de escalar y es compatible con la producción actual de buenas prácticas de fabricación (cGMP) a gran escala, que no requiere plásmidos ni reactivos de transfección. Además, el costo de la producción de AAV utilizando el sistema Sf9-baculovirus es menor que el costo de usar la transfección transitoria de plásmidos en células HEK29311.
El sistema original de producción de rAAV utilizando células baculovirus-Sf9 utilizó tres baculovirus: un baculovirus que contiene casete de transferencia de genes, el segundo baculovirus que contiene el gen rep y el tercer baculovirus que contiene el gen de la cápside específico del serotipo12,13. Sin embargo, el baculovirus que contenía la construcción de rep era genéticamente inestable en múltiples rondas de pasajes, lo que impedía la amplificación del baculovirus para la producción de AAV a gran escala. Para resolver este problema, se desarrolló un nuevo sistema vectorial rAAV, que contenía dos baculovirus (TwoBac): un baculovirus que contiene el cassette de transferencia del gen AAV y otro baculovirus que contiene los genes AAV rep-cap juntos que son genéticamente más estables que el sistema original y más convenientes para producir rAAV debido al uso de TwoBac en lugar de tres14, 15. El sistema OneBac utiliza el casete de transferencia de genes AAV y los genes rep-cap en un solo baculovirus que es más conveniente para producir el rAAV debido al uso de un baculovirus en lugar de usar TwoBac o ThreeBac2,16,17. En nuestro estudio, se utilizó el sistema TwoBac para la optimización.
El sistema de baculovirus para la producción de AAV también tiene limitaciones: las partículas de baculovirus son inestables para el almacenamiento a largo plazo en medio libre de suero11, y si el título de baculovirus es bajo, se necesita un gran volumen de sobrenadante de baculovirus, que puede volverse tóxico para el crecimiento de las células Sf9 durante la producción de AAV (observación personal). El uso de células de preservación y ampliación de células infectadas sin título (TIPS), o células de insectos infectadas por baculovirus (BIIC), proporciona una buena opción para la producción de AAV en la que las células Sf9 infectadas por baculovirus se preparan, criopreservan y posteriormente se utilizan para la infección de células Sf9 frescas. Otra ventaja es el aumento de la estabilidad del baculovirus (VB) en las células Sf9 después de la criopreservación10,11.
Se generan dos tipos de células TIPS para permitir la producción de AAV: la primera por infección de células Sf9 con el gen BV-AAV2-GFP o terapéutico, y la segunda por infección de células Sf9 con BV-AAV2-rep-cap. Las células TIPS se criopreservan en alícuotas pequeñas y listas para usar. Los vectores AAV se producen en cultivo de suspensión sin suero en un matraz colocado en un agitador orbital o biorreactor de onda mediante el cultivo conjunto de células TIPS que producen baculovirus y células Sf9 frescas. Las células Sf9 están infectadas por baculovirus que transportan el vector AAV2-GFP y las secuencias rep-cap para generar AAV. Cuatro o cinco días después, cuando los rendimientos de AAV son los más altos, las células productoras se lisan con detergente para liberar las partículas de AAV. El lisado celular se clarifica posteriormente mediante centrifugación y filtración a baja velocidad. Las partículas de AAV se purifican a partir del lisado mediante cromatografía en columna AVB Sepharose. Finalmente, los vectores AAV se concentran utilizando TFF. El protocolo describe la producción de AAV a pequeña escala, útil para la investigación y los estudios preclínicos. Sin embargo, los métodos son escalables y compatibles con la fabricación de vectores AAV de grado clínico para aplicaciones de terapia génica.