טיפול גנטי המשתמש בווקטורים הקשורים לווירוסים הקשורים לאדנו (AAV) עשה צעדים עצומים בשלושת העשורים האחרונים1,2. שיפורים שהפגינו במגוון רחב של מחלות גנטיות, כולל עיוורון מולד, המופיליה ומחלות של מערכת העצבים השלד והמרכז, הביאו את הטיפול הגנטי AAV לחזית המחקר הקליני3,4. בשנת 2012, סוכנות התרופות האירופית (EMA) אישרה את Glybera, וקטור AAV1 המבטא ליפופרוטאין ליפאז (LPL) לטיפול במחסור ב- LPL, מה שהופך אותו לאישור השיווק הראשון לטיפול גנטי באירופה או בארצות הברית5. מאז, שני טיפולים גנטיים נוספים של AAV, Luxturna6 ו- Zolgensma 7 ,קיבלואת אישור ה-FDA, והשוק צפוי להתרחב במהירות במהלך 5 השנים הקרובות עם עד 10-20 טיפולים גנטיים הצפויים עד 20258. נתונים קליניים זמינים מצביעים על כך שטיפול גנטי AAV הוא מודל בטוח, נסבל היטב ויעיל, מה שהופך אותו לאחד הווקטורים הנגיפיים המבטיחים ביותר, עם מעל 244 ניסויים קליניים מעורבים AAV רשום עם ClinicalTrials.gov. העניין הגובר ביישומים קליניים המערבים וקטורים AAV דורש שיטות ייצור חזקות ומדרגיות כדי להקל על הערכת טיפולים AAV במודלים בעלי חיים גדולים, שכן זהו צעד קריטי בצינור התרגומי9.
עבור ייצור וקטור AAV, שתי הדרישות העיקריות הן הגנום AAV ואת capsid. הגנום של סוג בר (wt)-AAV הוא DNA חד גדילי כי הוא כ 4.7 kbאורך 10. הגנום wt-AAV כולל חזרות מסוף הפוכות (ITRs) שנמצאות בשני קצות הגנום, החשובות לאריזה, ואת הגנים של הנציג והכובע 11. הגנים נציג וכובע, הדרושים לשכפול הגנום, הרכבה של קפסיד ויראלי, אנקפסולציה של הגנום לתוך קפסיד ויראלי, מוסרים מן הגנום הנגיפי מסופקים טרנס לייצור וקטור AAV12. הסרת גנים אלה מהגנום הנגיפי מספקת מקום לטרנסגנים טיפוליים ולכל האלמנטים הרגולטוריים הדרושים, כולל המקדם ואות הפוליה. ה- ITRs נשארים בגנום הווקטורי כדי להבטיח שכפול גנום תקין ו אנקפסולציה ויראלית13,14. כדי לשפר את הקינטיקה של ביטוי טרנסג'ן, ניתן להנדס גנומים וקטוריים של AAV להיות משלימים את עצמם, מה שמפחית את הצורך בהמרה ממרת דנ"א חד-גדילית לדו-גדילית במהלך שכפול הגנום של AAV, אך מפחית את יכולת הקידוד ל- ~ 2.4 kb15.
מעבר לעיצוב הגנום של AAV, בחירת הסרוטיפ קבסידי קובעת את הרקמה ואת tropism התא של וקטור AAV ב vivo2. בנוסף לטרופיזם רקמה, סרוטיפים שונים של AAV הוכחו כמציגים קינטיקה שונה של ביטויגנים 16. לדוגמה, זינצרליואח' 17 סיווגו סרוטיפים שונים של AAV לסרוטיפים בעלי הבעה נמוכה (AAV2, 3, 4, 5), סרוטיפים מתונים (AAV1, 6, 8) וסרוטיפים בעלי ביטוי גבוה (AAV7 ו-9). הם גם סיווגו סרוטיפים של AAV לביטוי פתיחה איטית (AAV2, 3, 4, 5) או ביטוי פתיחה מהירה (AAV1, 6, 7, 8 ו-9). טרופיזם מפוצלים אלה וביטוי גנים קינטיקה נובעים וריאציות חומצת אמינו חלבונים קפסיד, תצורות חלבון capsid, ואינטראקציות עם קולטני תא מארח / קולטנים משותפים18. כמה capsids AAV יש מאפיינים מועילים נוספים כגון היכולת לחצות את מחסום הדם - מוח בעקבות ניהול תוך כלי דם (AAV9) או מתגוררים בתאי שריר חיים ארוכים עבור ביטוי transgene עמיד (AAV6, 6.2FF, 8, ו 9)19,20.
מאמר זה נועד לפרט שיטה חסכונית לייצור וקטורים AAV באיכות גבוהה, בעלי טוהר גבוה, ברמת מחקר לשימוש במודלים פרה-אקליניים של בעלי חיים גדולים. ייצור AAV באמצעות פרוטוקול זה מושגת באמצעות transfection כפול פלסמיד לתוך כליות עובריות אנושיות דבקות (HEK)293 תאים הגדלים בערימות תאים. יתר על כן, המחקר מתאר פרוטוקול עבור טיהור כרומטוגרפיה זיקה הפרין גופרתי, אשר יכול לשמש עבור סרוטיפים AAV המכילים תחומים מחייב הפרין, כולל AAV2, 3, 6, 6.2FF, 13, ו DJ21,22.
מספר מערכות אריזה זמינות לייצור וקטורים AAV. בין אלה, השימוש במערכות שיתוף פעולה דו-פלסמיד, שבהן הגנים Rep ו- Cap וגנים מסייעים עד (E1A, E1B55K, E2A, E4orf6 ו- VA RNA) כלולים בתוך פלסמיד אחד (pHelper), יש כמה יתרונות מעשיים על פני שיטת טרנספקטציה נפוצה של שלושה פלסמיד (משולש), כולל עלות מופחתת לייצור plasmid23,24 . גנום AAV plasmid המכיל את קלטת הביטוי transgene (pTransgene), חייב להיות מוקף על ידי ITRs, ואסור לחרוג ~ 4.7 kb אורך. טיטר וקטור וטוהר יכול להיות מושפע טרנסג'ן בשל השפעות ציטוטוקסיות פוטנציאליות במהלך transfection. הערכה של טוהר וקטור מתוארת כאן. וקטורים המיוצרים בשיטה זו, אשר מניבים 1 x 1013 vg / mL עבור כל אחד, הוערך בעכברים, אוגרים, מודלים בעלי חיים הביצית.
טבלה 1: הרכב הפתרונות הנדרשים. מידע הכרחי, כולל אחוזים ואמצעי אחסון, של רכיבים הדרושים לפתרונות שונים לאורך הפרוטוקול. נא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.