$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wirus związany z adenowirusem (AAV) to mały, bezotoczkowy, jednoniciowy wirus DNA o genomie około 4,7 kilozasad (kb). Genom AAV zawiera otwarte ramki odczytu (ORF) dla genów rep i cap. W 2010 roku Sonntag i wsp. odkryli wcześniej niezidentyfikowane niestrukturalne białko kodowane przez ORF z przesunięciem ramki +1 w genie kapu AAV2 i stwierdzili, że odgrywa kluczową rolę w składaniu białek monomeru AAV2 kapsydu VP w wirusowy kapsyd class1. To nowe białko zostało nazwane białkiem aktywującym montaż (AAP) ze względu na rolę, jaką odgrywa w promowaniu składania kapsydu1.
ORFy dla AAP zostały zidentyfikowane bioinformatycznie w genomach wszystkich parwowirusów z rodzaju Dependoparvovirus, ale nie w genomach wirusów różnych rodzajów z rodziny parwowirusów1,2. Badania funkcjonalne tego nowego białka początkowo koncentrowały się na AAP z prototypu AAV2 (AAP2), który ustalił istotną rolę AAP2 w kierowaniu niezmontowanych białek VP do jąderka w celu ich akumulacji i tworzenia w pełni złożone kapsydy1,3,4. Niezdolność kapsydów AAV2 do złożenia się przy braku wyrażenia AAP została niezależnie potwierdzona przez wiele grup, w tym naszą1,2,3,4,5. Późniejsze badania nad serotypami AAV 1, 8 i 9 potwierdziły krytyczną rolę AAP w składaniu kapsydu, ponieważ białka monomeru VP3 AAV1, 8 i 9 nie były w stanie utworzyć w pełni złożonego kapsydu przy braku koekspresji AAP2.
Niedawno, dzięki podejściu, które obejmuje użycie ilościowych testów punktowych, zbadaliśmy zdolność monomerów AAV1 do 12 VP3 do łączenia się w kapsydy przy braku ekspresji AAP oraz zdolność AAP1 do 12 do promowania składania monomerów VP3 z heterologicznych serotypów. Badanie to wykazało, że monomery AAV4, 5 i 11 VP3 mogą składać się bez AAP. Ponadto stwierdzono, że osiem z dwunastu badanych przez nas serotypów AAP (tj. wszystkie oprócz AAP4, 5, 11 i 12) wykazywało szeroką zdolność do wspierania składania kapsydów heterologicznych serotypów AAV, podczas gdy AAP4, 5, 11 i 12 wykazywały znacznie ograniczoną zdolność w tym zakresie6. Te cztery serotypy są filogenetycznie odległe od pozostałych serotypów AAP2,3. Co więcej, badanie ujawniło znaczną heterogeniczność w subkomórkowych lokalizacjach różnych AAPs6. Co więcej, badanie sugeruje, że ścisły związek AAP ze złożonymi kapsydami i jąderkiem, cechą charakterystyczną składania kapsydu AAV2, niekoniecznie może być rozszerzony na inne serotypy, w tym AAV5, 8 i 9, które wykazują wykluczenie jąderkowe złożonych kapsydów6. W związku z tym informacje uzyskane z badania konkretnego serotypu AAP nie mają szerokiego zastosowania do całej biologii AAP. Tak zagadkowa natura biologii AAP podkreśla potrzebę zbadania roli i funkcji każdego AAP zarówno z kanonicznych, jak i niekanonicznych serotypów AAV.
Biologiczna rola AAP w tworzeniu kapsydu może być oceniona poprzez określenie w pełni upakowanych mian cząsteczek wirusa AAV wytwarzanych w ludzkich embrionalnych komórkach nerki (HEK) 293, najczęściej używanej linii komórkowej do produkcji wektora AAV, z ekspresją białka AAP lub bez niej. Standardowymi metodami ilościowego oznaczania AAV są ilościowe testy oparte na PCR (qPCR)7,8 oraz ilościowe testy oparte na plamach punktowych9. Inne metody oznaczania ilościowego cząstek wirusa AAV, takie jak test immunoenzymatyczny 10,11 lub pomiar gęstości optycznej12 nie są idealne dla próbek pochodzących z wielu różnych serotypów AAV lub próbek zanieczyszczonych zanieczyszczeniami (surowe lizaty lub pożywki hodowlane), które często są próbkami wykorzystywanymi do badań AAV. Obecnie qPCR jest najczęściej stosowany do oznaczania ilościowego AAV; należy jednak wziąć pod uwagę potencjalne zastrzeżenia dotyczące testu opartego na qPCR, ponieważ test może skutkować błędami systemowymi i znacznymi zmianami miana13,14. Na testy oparte na PCR ma wpływ szereg potencjalnie mylących czynników, takich jak obecność kowalencyjnie zamkniętych końcowych spinek do włosów w matrycach PCR, które hamują amplifikację13. Nawet doświadczona osoba może nieświadomie wprowadzić potencjalne czynniki zakłócające do testu opartego na qPCR13. Natomiast ilościowe testy punktowe są klasyczną techniką biologii molekularnej, która nie obejmuje amplifikacji genomu i wykorzystuje znacznie prostszą zasadę przy minimalnym ryzyku błędów w porównaniu z testami opartymi na qPCR. Metoda jest mniej wymagająca technicznie; W związku z tym wyniki testów są w miarę powtarzalne nawet dla niedoświadczonych osób.
W tym raporcie opisujemy szczegóły metodologiczne ilościowego testu punktowego, którego rutynowo używamy do ilościowego oznaczania wektorów AAV, i podajemy przykład, jak zastosować test do badania promującej składanie roli AAP w popularnych serotypach (AAV5 i AAV9) oraz wcześniej niescharakteryzowanego AAP z Snake AAV14. W naturze białka AAV VP i białka AAP ulegają ekspresji w cis z pojedynczego genu (tj. Cis komplementacji VP-AAP), podczas gdy w opisanym tutaj teście białka VP i AAP są dostarczane w trans z dwóch oddzielnych plazmidów (tj. Transkomplementacja VP-AAP). Ponieważ każde białko VP lub AAP z różnych serotypów może ulegać ekspresji z każdego niezależnego plazmidu, możliwe staje się testowanie heterologicznych kombinacji VP-AAP pod kątem składania kapsydu (tj. komplementacji krzyżowej VP-AAP). Krótko mówiąc, AAV VP3 z różnych serotypów ulega ekspresji w komórkach HEK 293 przez transfekcję plazmidowego DNA w celu upakowania genomu wektora AAV w obecności lub braku pokrewnego serotypu AAP lub w obecności heterologicznego serotypu AAP. Po wyprodukowaniu pożywki hodowlane i lizaty komórkowe są poddawane testowi punktowemu w celu ilościowego określenia genomu wirusa w otoczce kapsydu. Pierwszym krokiem testu dot blot jest potraktowanie próbek nukleazą w celu usunięcia zanieczyszczających plazmidowych DNA i nieopakowanych genomów AAV w próbkach. Niezastosowanie się do tego spowodowałoby nasilenie sygnałów tła, w szczególności w przypadku oznaczania próbek nieoczyszczonych. Następnie stosuje się leczenie proteazą w celu rozbicia kapsydów wirusa i uwolnienia odpornych na nukleazy genomów wirusowych do roztworów próbek. Następnie genomy wirusów są denaturowane, osuszane na błonie i hybrydyzowane z sondą DNA specyficzną dla genomu wirusa w celu oceny ilościowej. W przedstawionym tutaj przykładowym teście pokazujemy, że Snake AAV VP3 wymaga Snake AAP do składania kapsydu i że Snake AAP nie promuje składania kapsydów AAV9, w przeciwieństwie do wielu AAP pochodzących z serotypów zależnych od AAP, które mogą również promować składanie heterologicznych kapsydów serotypowych. Na koniec zgłaszamy ważne zastrzeżenie dotyczące testów ilościowych AAV opartych na qPCR lub dot blot, że wybór nukleazy znacząco wpływa na wyniki testu.