在同一批类器官中比较递送构建
基因治疗载体需要进入目标细胞,并在合适的细胞中表达。英国团队在 Translational Vision Science & Technology 报道,用人视网膜类器官并列测试腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)的衣壳和启动子,为后续基因递送实验确定可用条件。
实验使用健康来源的 WT3 诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),分化为视网膜类器官。团队选取同一分化批次、第 150 天的类器官,每个单独培养,加入荧光报告载体,27 天后检测组织切片和 ATP 活力信号。
测试组合涵盖 AAV5、AAV2 7m8、含 4 个突变位点的 AAV2、AAV2 Y444F 和 AAV8 Y733F 衣壳,配合 CAG、GRK1 或较短的 EFS 启动子。不同衣壳并未全部搭配所有启动子;各构建的报告基因与调控元件也有所区别。
CAG 表达较广,两个 AAV2 变体比例较高
在 CAG 启动子条件下,含 4 个突变位点的 AAV2 的报告阳性细胞平均占比为 19.4%,AAV2 7m8 为 16.4%,AAV5 为 12%,AAV8 Y733F 为 2.1%。前两者之间的差别没有达到统计学显著性,但均高于 AAV5;三者也均高于该剂量下的 AAV8 Y733F。
CAG 驱动的信号分布于多类细胞。团队进一步将报告蛋白与感光细胞标志 Recoverin,以及其他视网膜细胞标志共同染色,观察表达所在位置。含 4 个突变位点的 AAV2 的报告信号与 Recoverin 呈正向共定位。
较短的 EFS 启动子在类器官中的表达较弱:搭配 AAV5 和 AAV2 7m8 时,报告阳性细胞分别约占 1.4% 和 2.1%,均低于相应 CAG 构建。相同报告载体此前能在 HEK293T 细胞中表达。

窄屏可横向滑动查看完整图表。
GRK1 让表达集中到感光细胞所在外层
GRK1 启动子条件下,三种所测衣壳均在类器官外层形成较明确的荧光环,并与 Recoverin 染色共定位。AAV2 7m8 和 AAV2 Y444F 的报告阳性细胞分别约占 5.8% 和 5.3%。
AAV8 Y733F 达到约 4.7% 时,使用了每个类器官 5×10¹⁰ 个载体基因组,其他两种为 1×10¹⁰。在 AAV8 Y733F 的较低剂量条件下,GRK1 报告表达未被检测到,因此这一比较同时涉及剂量差别。
这些比例均以切片中的总细胞为分母。GRK1 条件下较低的总阳性比例,与表达集中到特定细胞层的特点共同解释;CAG 的较广表达和 GRK1 的目标细胞表达,分别适用于不同的递送目的。
活力检测同时记录类器官大小
团队用 CellTiter-Glo 3D 检测类器官 ATP,并与 4 个未处理类器官的平均值比较。不同衣壳、报告构建和两个载体剂量的处理组,ATP 信号均未出现显著下降。
同一处理组的类器官之间仍有 ATP 差异,这与类器官大小显著相关。作者也指出,类器官的大小和细胞标志组成会影响转导比较,因此实验对每个构建使用多个独立类器官,并将报告比例与细胞位置分别评价。
载体选择需要同时看表达范围与具体组合
这项研究将衣壳、启动子、剂量、组织定位和活力检测放在同一类器官体系中比较。作者建议,后续评价尽可能采用拟用于治疗的具体载体组合,使模型测试更贴近实际递送方案。
CAG-AAV8 Y733F 仅测试较低剂量,并包含部分其他 CAG 构建没有的 WPRE 调控元件。研究结果因此对应各自明确的构建与剂量条件,继续优化时可分别改变这些因素。