WhatAAV感染细胞的受体结构被解析

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今年初，清华大学娄智勇研究员、首都医科大学丁卫教授作为共同通讯作者在Nature子刊NatureMicrobiology杂志发表题为：Adeno-associatedvirus2boundtoitscellularreceptorAAVR的研究论文（Article）。

该研究利用粒子滤波算法，解析了AAV2/AAVR复合物的高分辨率冷冻电镜结构，分辨率达到2.8?。确定了AAV2与AAVR的关键结合点，提供了AAV2进入细胞的高分辨率细节，为开发用于基因治疗的新的AAV载体提供了新的机会。

AAV2是一种无包膜病毒，在二十面体中含有4.7kb单链DNA基因组。衣壳以T=1二十面体的形式从VP1、VP2和VP3共60个分子中组装成1：1：的化学计量比。VP1、VP2和VP3有重叠序列，但不同之处在于VP1有个氨基酸残基，VP2相对于VP39有64个N端延伸。测定了AAV2的晶体结构，确定了AAV血清型的几种结构，包括AAV2.5、AAV3B、AAV4、AAV5、AAV6和AAVrh.8。在所有这些结构中，60个衣壳子单元中的每一个都有一个β桶形核，其表面环延伸，围绕着三重二十面体轴形成凸出的尖峰。

利用粒子滤波算法，该研究解析了AAV2-AAVR复合物的高分辨率冷冻电镜结构，分辨率为2.8?。发现在AAVR中的5个PKD结构域中，PKD2直接结合到邻近二十面体三重轴的AAV2衣壳的棘区，并确定确定了关键结合位点。

在AAV基因递送效率不足的临床案例中，AAVR表达和变异的分析将有助于确定原因并找到可能的解决方案。这一研究我们结果也可以用于评估和预测患者的AAVR变异是否可能影响AAV感染的效率。

解析AAV2/AAVR复合物的原子级别的结构扩展了我们对AAV病毒进入细胞的分子机制的认识。该研究揭示了精确的病毒-受体相互作用，可以通过精确定位特定的可操作候选氨基酸残基来促进AAV载体的设计和优化，从而产生具有更高功效和更低免疫应答的AAV载体用于基因治疗。

AAV/AAV受体

腺相关病毒（Adeno-associatedvirus，AAV），属于微小病毒科依赖病毒属，是目前已知的一类结构最简单的无包膜单链DNA缺陷型病毒。目前已经发现和改造了十多种血清型，不同血清型对组织和器官的亲和性不同，而且AAV具有安全性高、免疫原性低、病毒滴度高等优点，被认为是“最有前景的基因治疗载体”，在被广泛应用于体内基因治疗研究。

目前，已经报道了几种宿主因子促进AAV进入细胞。硫酸类肝素蛋白多糖（HSPG）介导AAV2与大多数细胞的附着。人类成纤维细胞生长因子受体1（FGFR1）和肝细胞生长因子受体（MET）也被报道为可能的共同受体。然而，敲除FGFR1和MET基因对AAV2对细胞的感染影响轻微，这不能完全解释AAV病毒对不同组织类型之间的亲和性差异。

最近，通过在单倍体人细胞中的全基因组筛选，发现了多种AAV血清型的高亲和力受体——AAVR。AAV2是目前研究的最深入和最广泛的AAV血清型，因此解析AAV2/AAVR的结构，对于理解AAV病毒感染细胞的分子机制和改造AAV载体具有非常重要的意义。

AAV临床运用年10月，欧洲药品管理局批准UniQure公司基于AAV病毒的Glybera疗法上市，用于治疗脂蛋白脂肪酶缺乏症，这是世界首例上市的基因疗法。年12月，FDA就批准了SparkTherapeutics公司的基于AAV病毒的Luxturna疗法上市，用于治疗先天性黑蒙症2型。这是FDA批准的首款靶向特定基因突变的体内基因疗法。年12月，FDA已经接受EditasMedicine公司为EDIT-递交的IND申请，允许该公司开展使用AAV病毒递送的CRISPR基因编辑治疗Leber先天性黑朦10型患者的临床试验。论文链接：