In Vivo 응용 분야를 위한 Iodixanol Density Gradient Centrifugation에 의한 아데노 관련 바이러스의 현탁 배양 생산 및 정제

요약

아데노 관련 바이러스는 현탁 세포 배양에서 생성되며 이중 요오드화놀 밀도 구배 원심분리로 정제됩니다. 총 바이러스 수율을 높이고, 바이러스 침전의 위험을 줄이고, 최종 바이러스 산물을 더욱 농축하기 위한 단계가 포함되어 있습니다. 예상되는 최종 역가는^10,12 바이러스 입자/mL에 도달하며 전임상 in vivo 사용에 적합합니다.

초록

이 프로토콜은 1999년에 처음 기술된 AAV를 정제하는 혈청형에 구애받지 않는 방법인 요오드릭사놀 밀도 구배 원심분리에 의한 재조합 아데노 관련 바이러스(rAAV) 생산 및 정제에 대해 설명합니다. rAAV 벡터는 다양한 인간 세포 유형에 전이유전자를 전달하기 위한 유전자 치료 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 이 연구에서 재조합 바이러스는 전이유전자, 벡터 캡시드 및 아데노바이러스 도우미 유전자를 암호화하는 플라스미드를 사용하여 현탁 배양에서 Expi293 세포를 transfection하여 생산됩니다. 요오딕사놀 밀도 구배 원심분리는 입자 밀도를 기반으로 전체 AAV 입자를 정제합니다. 또한, 현재 유비쿼터스가 된 이 방법론에는 총 바이러스 수율을 높이고, 단백질 오염으로 인한 침전 위험을 줄이고, 최종 바이러스 생성물을 더욱 농축하기 위한 세 가지 단계가 포함되어 있습니다: 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 및 염화나트륨 용액을 사용한 세포 배지에서 바이러스 입자 침전, 요오드릭산올 밀도 구배 원심분리의 두 번째 라운드 도입, 원심 필터를 통한 완충액 교환. 이 방법을 사용하면 in vivo 사용을 위한 탁월한 순도의 10¹² 바이러스 입자/mL 범위의 역가를 일관되게 달성할 수 있습니다.

서문

재조합 아데노 관련 바이러스(rAAV) 벡터는 척수성 근위축증, 망막 이영양증 및 혈우병 A ^1,2,3을 포함한 유전 질환 치료에 널리 사용되는 도구입니다. rAAV 벡터는 선형 단일 가닥 4.7kb DNA 게놈을 가진 작고 외피가 없는 이십면체 바이러스인 야생형 AAV⁴에 존재하는 바이러스 유전자가 없도록 조작되었습니다. AAV는 1960년대에 아데노바이러스 제제의 오염물질로 처음 발견되었다⁵. AAV는 ITR^{을 제외하고} 최대 4.9 kb로 패키징할 수 있는 전이유전자의 크기를 제한하는 작은 캡시드 크기에도 불구하고6, 인간에서 비병원성이고, 많은 분열 및 비분열 세포 유형에서 전이유전자 발현을 허용하며, 면역원성 효과가 제한적이기 때문에 전이유전자 전달에 유용하다⁷.

레의존파보바이러스(dependoparvovirus) 속의 구성원인 rAAV의 생산은 아데노바이러스 또는 단순 헤르페스 바이러스(herpes ....

프로토콜

이 프로토콜에 사용된 용액 및 버퍼의 구성은 표 1에 나와 있습니다.

용액	구성
AAV 용해 완충액	5M NaCl 용액 1.2mL
	2M Tris-HCl pH 1 용액 8.5mL
	80 uL의 1 M MgCl2 용액
	mQ 물을 40mL까지
AAV 침전 용액	40 g 나무 못 8000
	5M NaCl 용액 50mL
	mQ 물에서 100mL까지
1....

토론

이중 요오드산올 밀도 구배 정제 프로토콜은 수용체 특이성에 관계없이 모든 AAV 돌연변이 변이체에 적용할 수 있기 때문에 보편적인 방법입니다. AAV 정제의 초기 방법은 입자 밀도에 의존하고 CsCl에서의 isopycnic 원심분리 및 연속 자당 밀도 구배 원심분리를 포함하였다¹⁹. 나중에, 혈청형 특이적 접근법이 개발되었는데, 이는 세파로스 컬럼²⁰에 결합된 단클론 항.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
5810 R benchtop centrifuge	Eppendorf	22625501
8-channel peristaltic pump	Watson-Marlow	020.3708.00A
Automated cell counter	NanoEntek	EVE-MC
Avanti J-E high-speed centrifuge	Beckman Coulter	369001
Benzonase	Thermo Scientific	88701
Biological safety cabinet	Labconco	322491101
CO2 incubator with shaker			Set at 8% CO2 and 37 °C
Conical centrifuge tubes	Thermo Scientific	339652	50 mL
Conical centrifuge tubes	Thermo Scientific	339650	15 mL
Disposable micro-pipets	Fisherbrand	21-164-2G	Capillaries
Dulbecco's phosphate buffered saline without CaCl2 and MgCl2  (DPBS) (10x)	Sigma-Aldrich	D1408
ECLIPSE Ts2R-FL inverted microscope	Nikon
Expi293 Expression Medium	Gibco	A1435101
Expi293F cells	Gibco	A14527
Filter tips	USA Scientific	1126-7810	1000 µL
Filter tips	USA Scientific	1120-8810	200 µL
Filter tips	USA Scientific	1120-1810	20 µL
Filter tips	USA Scientific	1121-3810	10 µL
Hypodermic needles	Tyco Healthcare	820112	20 GA x 1-1/2 A
Ice bucket with lid	VWR	10146-184
JS-5.3 rotor	Beckman Coulter	368690
Magnesium chloride solution (1 M)	Millipore Sigma	M1028-100ML
Metal stand and clamp	Fisherbrand	05-769-6Q
Microcentrifuge tubes	Eppendorf	22600028	1.5 mL
Needle nose pliers
Optima XE-90 ultracentrifuge	Beckman Coulter	A94471
Opti-MEM I Reduced-Serum Medium	Gibco	31985062
OptiPrep density gradient media (iodixanol)	Serumwerk	AXS-1114542	60% iodixanol solution
P1000 Pipet	Gilson	F144059M
P2 Pipet	Gilson	F144054M
P20 Pipet	Gilson	F144056M
P200 Pipet	Gilson	F144058M
Phenol red solution	Sigma-Aldrich	P0290
Phosphate buffered saline (PBS)	Sigma-Aldrich	P4474
Pipet-Aid XP pipette controller	Drummond Scientific	4-000-101
Plasmid pCapsid	De novo or Addgene, etc.	N/A	We used pACGrh74.
Plasmid pHelper	Addgene	112867
Plasmid pTransgene	De novo or Addgene, etc.	N/A	We used pdsAAV-GFP.
Pluronic F-68 polyol solution (10%)	Mp Biomedicals	92750049
Polyethylene glycol 8000	Research Products International	P48080-500.0
Polyethylenimine HCl Max (PEI-Max)	Polysciences	NC1038561	Dilute in water to 40 μM
Polypropylene centrifuge tubes, sterile	Corning	431123	500 mL
Polypropylene centrifuge tubes, sterile	Corning	430776	250 mL
Polypropylene Optiseal tubes	Beckman Coulter	361625
Serological pipettes	Alkali Scientific	SP250-B	50 mL
Serological pipettes	Alkali Scientific	SP225-B	25 mL
Serological pipettes	Alkali Scientific	SP210-B	10 mL
Serological pipettes	Alkali Scientific	SP205-B	5 mL
Shaker flasks	Fisherbrand	PBV1000	1 L
Shaker flasks	Fisherbrand	PBV50-0	500 mL
Shaker flasks	Fisherbrand	PBV250	250 mL
Shaker flasks	Fisherbrand	PBV12-5	125 mL
Sodium chloride solution (5 M)	Fisher Scientific	NC1752640
Sterile syringes	Fisherbrand	14-955-458	5 mL
Syringe filter	Millipore	SLGV013SL	0.22 micron
Tris-HCl pH 8.5 (1 M)	Kd Medical	RGE3363
Trypan blue solution	Gibco	15250061
Tube rack assembly	Beckman Coulter	361646
Tube spacers (x4)	Beckman Coulter	361669
Tubing for peristaltic pump	Fisher Scientific	14190516
Type 70 Ti fixed-angle titanium rotor	Beckman Coulter	337922
Ultra low temperature freezer			Set at -70 °C
Vivaspin 20 centrifugal concentrator	Sartorius	VS2041
Water bath			Set at 37 °C