腺相关病毒(Adeno-Associated Virus，AAV)是一类小型的、非包膜的单链DNA病毒，因其高效的转导能力、良好的安全性和广泛的宿主细胞范围，AAV已经成为最受青睐的基因治疗载体之一。AAV载体在基因治疗中的应用，涉及罕见疾病、神经退行性疾病、以及眼部疾病等多个领域。在这篇文章中，我们将探讨AAV转导细胞的过程、影响因素以及其在基因治疗领域中的应用。
AAV的转导过程可分为几个关键步骤：细胞结合与进入、逃逸内吞作用、核内输送、副病毒粒子解包、病毒单链DNA的合成以及整合与表达。
首先，AAV通过其表面蛋白与宿主细胞表面的特定受体结合，例如AAV2主要通过与宿主细胞表面的肝素硫酸蛋白多糖结合进入细胞。细胞内化后，AAV被包装在内吞囊泡中，并且随着内吞囊泡的酸化，病毒得以逃逸到细胞质中。
逃逸后，AAV利用细胞的微管运输系统被运送到细胞核附近，病毒颗粒与核孔复合体相互作用，并被输送入核内。在核内，AAV的DNA需要被解包，这个步骤涉及到病毒帽蛋白的部分去除，使得裸露的DNA可以进行下一步的加工。
在AAV的单链DNA进入细胞核后，需要经过二级结构的变化形成双链DNA，这可以通过宿主细胞的DNA修复机制实现，也可以通过病毒基因组内携带的复制辅助因素实现。随后，AAV的DNA可以以两种形式表达：一种是以表达盒的形式存在于细胞核中，而不整合入宿主基因组;另一种是在某些情况下可以整合入宿主DNA中，这虽然是一个稀有事件，但在某些长期表达所需的基因治疗策略中非常重要。
AAV转导的成功不仅依赖于病毒自身的特性，还受到多种因素的影响，如细胞类型、病毒血清型、病毒剂量、宿主免疫反应等。不同的AAV血清型具有不同的细胞亲和性，这使得通过选择适当的血清型可以增强某些组织或细胞类型的转导效率。例如，AAV8被证明在转导肝脏时特别有效，而AAV2则在眼部疗法中表现出良好的亲和力。
在基因治疗中，AAV的主要应用是作为基因载体，将治疗基因送入特定细胞。例如，在罕见疾病治疗中，AAV被用来补充或纠正患者缺失或突变的基因，如AAV媒介的药物Luxturna(用于治疗罕见的遗传性视网膜疾病)和Zolgensma(用于治疗脊髓性肌萎缩症)的批准利用AAV作为基因传递的平台。在某些情况下，AAV载体也用于基因敲除、基因编辑或RNA干扰(RNAi)，以调节基因的表达。
总结来说，AAV在转导细胞方面具有独特的优势，其转导过程的每个步骤都可以 在一定程度上被优化以提高转导效率。通过研究AAV的生物学特性和相互作用机制，科学家们可以更好地设计AAV载体以用于治疗各种疾病。随着AAV技术的不断发展，对基因治疗前景的期待日益增长，AAV的转导机制、应用策略和安全性将是未来研究的重点领域。