腺病毒載體的結構、優(yōu)勢與局限性

腺病毒 (Adenovirus，Adv) 是一種無包膜的 DNA 病毒，其復制不依賴于宿主細胞的分裂。腺病毒擁有近50 個血清型，大多數腺病毒載體是基于血清型 2 和血清型 5，通過轉基因的方式取代 E1 和 E3 基因，降低病毒的復制能力，這些重組腺病毒僅在高水平表達 E1 基因的細胞中復制，因此是一種適用于治療的高效控制系統(tǒng)。重組腺病毒是進行基因轉移和表達的工具，功能強大且易于操作，目前被科研工作者廣泛使用。

1. 腺病毒結構
腺病毒是一種直徑為 70~100 nm 的病毒顆粒，衣殼呈廿面體，由 240 個六鄰體（hexon）和 12 個五鄰體（penton）組成。 以五鄰體蛋白為基底由衣殼表面伸出 12 根纖毛（fiber），纖毛頂端形成頭節(jié)區(qū)。 五鄰體和纖毛的頭節(jié)區(qū)可與細胞表面的受體結合，在病毒感染細胞過程中起著非常重要的作用。

2. 腺病毒基因組
哺乳動物腺病毒的基因組 DNA 長約 36 kb，基因組的兩端各有約 100 bp 的反向末端重復序列（ITR）， ITR 與末端蛋白（TP）相結合，與基因組復制及早期基因的轉錄有關；ITR 的內側為病毒包裝信號 Ψ，參與腺病毒基因組的衣殼化。基因組包含早期表達的與腺病毒復制相關的 E1~E4 基因和晚期表達的與腺病毒顆粒組裝相關的 L1~L5 基因。

根據病毒基因的缺失情況，腺病毒載體大致分為三種類型：

第一代腺病毒載體
病毒基因組缺失 E1 區(qū)或者 E1&E3 區(qū)。E1 區(qū)的缺失導致腺病毒載體不能復制，同時增加載體容量。E1 區(qū)缺失的載體只能在表達 E1 蛋白的細胞系中生產，比如 HEK 293。

第二代腺病毒載體
第二代病毒載體同時缺失 E1&E3&E2/E4。相比第一代，可以降低載體的免疫原性，同時增加了載體容量。

第三代腺病毒載體
一種輔助質粒依賴病毒載體，非常顯著地降低了免疫原性，使其更適合作為基因傳遞載體。其載體容量相比第一代和第二代更大。同時輔助質粒使用 cre/loxp 系統(tǒng)，使得產生的輔助質粒病毒基因組不含有包裝信號，安全性更高。

基于人血清 5 型腺病毒的基因組結構，結合各基因的功能，科學家們開發(fā)了缺失 E1 和 E3 基因的 Ad5 腺病毒載體。由于 E1 和 E3 基因的缺失，腺病毒載體可插入高達 7.5 kb 的外源基因。

3、腺病毒的優(yōu)勢和局限性
優(yōu)勢
宿主范圍廣：包括分裂細胞和非分裂細胞（某些抗腺病毒感染的淋巴瘤細胞除外）。
感染效率高：在理想感染條件下，感染率可達 100%。
病毒滴度高：純化、濃縮后可達 10^12~13 vp/mL。
易于擴增：腺病毒可直接二次擴增，慢病毒和腺相關病毒需要重新包裝。
安全性高：不整合到染色體中，無插入致突變性。
理化性質穩(wěn)定：4℃：數周，-80 ℃：1 年。

局限性
表達時間短：腺病毒不整合至宿主細胞基因組中，因此在細胞復制和分裂后會丟失，并失去基因表達能力。
免疫原性高：在某些對外源刺激敏感的動物模型、組織部位中易造成炎癥反應。