Name: تسليط الضوء على المؤلف: عزل فعال للفيروسات المرتبطة بالغدي للتطبيقات قبل السريرية
Uploaded: 2024-02-09T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Efficient Adeno-Associated Virus Isolation for Pre-Clinical Applications at JoVE.com

يتم توفير تكوين الحلول والمخازن المؤقتة المستخدمة في هذا البروتوكول في الجدول 1.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>حل</td>
			<td colspan="2">تكوين</td>
		</tr><tr><td rowspan="4">العازلة تحلل AAV</td>
			<td colspan="2">1.2 مل من محلول كلوريد الصوديوم 5 M</td>
		</tr><tr><td colspan="2">2 مل من مح...

عزل AAV بواسطة الطرد المركزي المتدرج لكثافة اليوديكسانول المزدوج

<ol>
	<li>Strauss, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Onasemnogene+abeparvovec+for+presymptomatic+infants+with+three+copies+of+SMN2+at+risk+for+spinal+muscular+atrophy:+the+Phase+III+SPR1NT+trial.">Onasemnogene abeparvovec for presymptomatic infants with three copies of SMN2 at risk for spinal muscular atrophy: the Phase III SPR1NT trial.</a> Nat Med. 28 (7), 1390-1397 (2022).</li><li>Fuller-Carter, P. I., Basiri, H., Harvey, A. R., Carvalho, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focused+update+on+AAV-based+gene+therapy+clinical+trials+for+inherited+retinal+degeneration.">Focused update on AAV-based gene therapy clinical trials for inherited retinal degeneration.</a> BioDrugs. 34 (6), 763-781 (2020).</li><li>George, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiyear+factor+VIII+expression+after+AAV+gene+transfer+for+hemophilia+A.">Multiyear factor VIII expression after AAV gene transfer for hemophilia A.</a> N Engl J Med. 385 (21), 1961-1973 (2021).</li><li>Naso, M. F., Tomkowicz, B., Perry, W. L., Strohl, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adeno-Associated+Virus+(AAV)+as+a+vector+for+gene+therapy.">Adeno-Associated Virus (AAV) as a vector for gene therapy.</a> Biodrugs. 31 (4), 317-334 (2017).</li><li>Atchison, R. W., Casto, B. C., Hammon, W. M. c. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adenovirus-associated+defective+virus+particles.">Adenovirus-associated defective virus particles.</a> Science. 149 (3685), 754-756 (1965).</li><li>Wu, Z., Yang, H., Colosi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+genome+size+on+AAV+vector+packaging.">Effect of genome size on AAV vector packaging.</a> Mol Ther. 18 (1), 80-86 (2010).</li><li>Samulski, R. J., Muzyczka, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AAV-mediated+gene+therapy+for+research+and+therapeutic+purposes.">AAV-mediated gene therapy for research and therapeutic purposes.</a> Annu Rev Virol. 1 (1), 427-451 (2014).</li><li>Zolotukhin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+recombinant+adeno-associated+virus+vectors.">Production of recombinant adeno-associated virus vectors.</a> Hum Gene Ther. 16 (5), 551-557 (2005).</li><li>Penaud-Budloo, M., Fran&#231;ois, A., Cl&#233;ment, N., Ayuso, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacology+of+recombinant+adeno-associated+virus+production.">Pharmacology of recombinant adeno-associated virus production.</a> Mol Ther - Methods Clin Dev. 8, 166-180 (2018).</li><li>Costa-Verdera, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+and+Tackling+immune+responses+to+adeno-associated+viral+vectors.">Understanding and Tackling immune responses to adeno-associated viral vectors.</a> Hum Gene Ther. 34 (17-18), 836-852 (2023).</li><li>Ertl, H. C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitigating+serious+adverse+events+in+gene+therapy+with+AAV+Vectors:+Vector+dose+and+immunosuppression.">Mitigating serious adverse events in gene therapy with AAV Vectors: Vector dose and immunosuppression.</a> Drugs. 83 (4), 287-298 (2023).</li><li>Pupo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AAV+vectors:+The+Rubik's+cube+of+human+gene+therapy.">AAV vectors: The Rubik's cube of human gene therapy.</a> Mol Ther. 30 (12), 3515-3541 (2022).</li><li>Marsic, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vector+design+tour+de+force:+Integrating+combinatorial+and+rational+approaches+to+derive+novel+adeno-associated+virus+variants.">Vector design tour de force: Integrating combinatorial and rational approaches to derive novel adeno-associated virus variants.</a> Mol Ther. 22 (11), 1900-1909 (2014).</li><li>Grimm, D., Zolotukhin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=E+Pluribus+Unum:+50+Years+of+research,+millions+of+viruses,+and+one+goal-tailored+acceleration+of+AAV+evolution.">E Pluribus Unum: 50 Years of research, millions of viruses, and one goal-tailored acceleration of AAV evolution.</a> Mol Ther. 23 (12), 1819-1831 (2015).</li><li>Biswas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+and+in+vitro+selection+of+a+novel+AAV3B+variant+with+high+hepatocyte+tropism+and+reduced+seroreactivity.">Engineering and in vitro selection of a novel AAV3B variant with high hepatocyte tropism and reduced seroreactivity.</a> Mol Ther - Methods Clin Dev. 19, 347-361 (2020).</li><li>Perabo, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+selection+of+viral+vectors+with+modified+tropism:+the+adeno-associated+virus+display.">In vitro selection of viral vectors with modified tropism: the adeno-associated virus display.</a> Mol Ther. 8 (1), 151-157 (2003).</li><li>Crosson, S. M., Dib, P., Smith, J. K., Zolotukhin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Helper-free+production+of+laboratory+grade+AAV+and+purification+by+iodixanol+density+gradient+centrifugation.">Helper-free production of laboratory grade AAV and purification by iodixanol density gradient centrifugation.</a> Mol Ther - Methods Clin Dev. 10, 1-7 (2018).</li><li>Chan, C., Harris, K. K., Zolotukhin, S., Keeler, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rational+design+of+AAV-rh74,+AAV3B,+and+AAV8+with+limited+liver+targeting.">Rational design of AAV-rh74, AAV3B, and AAV8 with limited liver targeting.</a> Viruses. 15 (11), 2168 (2023).</li><li>Schmidt, O. W., Cooney, M. K., Foy, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adeno-associated+virus+in+adenovirus+type+3+conjunctivitis.">Adeno-associated virus in adenovirus type 3 conjunctivitis.</a> Infect Immun. 11 (6), 1362-1370 (1975).</li><li>Grimm, D., Kern, A., Rittner, K., Kleinschmidt, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+tools+for+production+and+purification+of+recombinant+adenoassociated+virus+vectors.">Novel tools for production and purification of recombinant adenoassociated virus vectors.</a> Hum Gene Ther. 9 (18), 2745-2760 (1998).</li><li>Zolotukhin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+adeno-associated+virus+purification+using+novel+methods+improves+infectious+titer+and+yield.">Recombinant adeno-associated virus purification using novel methods improves infectious titer and yield.</a> Gene Ther. 6 (6), 973-985 (1999).</li><li>Clark, K. R., Liu, X., Mcgrath, J. P., Johnson, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+purified+recombinant+adeno-associated+virus+vectors+are+biologically+active+and+free+of+detectable+helper+and+wild-type+viruses.">Highly purified recombinant adeno-associated virus vectors are biologically active and free of detectable helper and wild-type viruses.</a> Hum Gene Ther. 10 (6), 1031-1039 (1999).</li><li>Debelak, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cation-exchange+high-performance+liquid+chromatography+of+recombinant+adeno-associated+virus+type+2.">Cation-exchange high-performance liquid chromatography of recombinant adeno-associated virus type 2.</a> J Chromatogr B Biomed Sci App. 740 (2), 195-202 (2000).</li><li>Burova, E., Ioffe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromatographic+purification+of+recombinant+adenoviral+and+adeno-associated+viral+vectors:+methods+and+implications.">Chromatographic purification of recombinant adenoviral and adeno-associated viral vectors: methods and implications.</a> Gene Ther. 12 (1), S5-S17 (2005).</li><li>Adams, B., Bak, H., Tustian, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moving+from+the+bench+towards+a+large+scale,+industrial+platform+process+for+adeno-associated+viral+vector+purification.">Moving from the bench towards a large scale, industrial platform process for adeno-associated viral vector purification.</a> Biotechnol Bioeng. 117 (10), 3199-3211 (2020).</li><li>Grieger, J. C., Choi, V. W., Samulski, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+characterization+of+adeno-associated+viral+vectors.">Production and characterization of adeno-associated viral vectors.</a> Nat Protoc. 1 (3), 1412-1428 (2006).</li><li>Florea, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-efficiency+purification+of+divergent+AAV+serotypes+using+AAVX+affinity+chromatography.">High-efficiency purification of divergent AAV serotypes using AAVX affinity chromatography.</a> Mol Ther Methods Clin Dev. 28, 146-159 (2022).</li><li>Chamberlain, K., Riyad, J. M., Weber, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expressing+transgenes+that+exceed+the+packaging+capacity+of+adeno-associated+virus+capsids.">Expressing transgenes that exceed the packaging capacity of adeno-associated virus capsids.</a> Hum Gene Ther Methods. 27 (1), 1-12 (2016).</li><li>Green, E. A., Hamaker, N. K., Lee, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+vector+elements+and+process+conditions+in+transient+and+stable+suspension+HEK293+platforms+using+SARS-CoV-2+receptor+binding+domain+as+a+model+protein.">Comparison of vector elements and process conditions in transient and stable suspension HEK293 platforms using SARS-CoV-2 receptor binding domain as a model protein.</a> BMC Biotechnol. 23 (1), 7 (2023).</li><li>Erbacher, P., Zou, S., Bettinger, T., Steffan, A. M., Remy, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chitosan-based+vector/DNA+complexes+for+gene+delivery:+Biophysical+characteristics+and+transfection+ability.">Chitosan-based vector/DNA complexes for gene delivery: Biophysical characteristics and transfection ability.</a> Pharm Res. 15 (9), 1332-1339 (1998).</li><li>Vandenberghe, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+serotype-dependent+release+of+functional+vector+into+the+culture+medium+during+adeno-associated+virus+manufacturing.">Efficient serotype-dependent release of functional vector into the culture medium during adeno-associated virus manufacturing.</a> Hum Gene Ther. 21 (10), 1251-1257 (2010).</li><li>Summerford, C., Samulski, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane-associated+heparan+sulfate+proteoglycan+is+a+receptor+for+adeno-associated+virus+type+2+virions.">Membrane-associated heparan sulfate proteoglycan is a receptor for adeno-associated virus type 2 virions.</a> J Virol. 72 (2), 1438-1445 (1998).</li><li>Wright, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+factors+that+contribute+to+recombinant+AAV2+particle+aggregation+and+methods+to+prevent+its+occurrence+during+vector+purification+and+formulation.">Identification of factors that contribute to recombinant AAV2 particle aggregation and methods to prevent its occurrence during vector purification and formulation.</a> Mol Ther. 12 (1), 171-178 (2005).</li><li>Gruntman, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stability+and+compatibility+of+recombinant+adeno-associated+virus+under+conditions+commonly+encountered+in+human+gene+therapy+trials.">Stability and compatibility of recombinant adeno-associated virus under conditions commonly encountered in human gene therapy trials.</a> Hum Gene Ther Methods. 26 (2), 71-76 (2015).</li><li>Srivastava, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rationale+and+strategies+for+the+development+of+safe+and+effective+optimized+AAV+vectors+for+human+gene+therapy.">Rationale and strategies for the development of safe and effective optimized AAV vectors for human gene therapy.</a> Mol Ther Nucleic Acids. 32, 949-959 (2023).</li><li>Mullard, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FDA+approves+first+gene+therapy+for+Duchenne+muscular+dystrophy,+despite+internal+objections.">FDA approves first gene therapy for Duchenne muscular dystrophy, despite internal objections.</a> Nat Rev Drug Discov. 22 (8), 610-610 (2023).</li><li>Center for Biologics Evaluation and Research. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approved+Cellular+and+Gene+Therapy+Products.">Approved Cellular and Gene Therapy Products.</a> US Food Drug Adm. , (2023).</li><li>Kang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AAV+vectors+applied+to+the+treatment+of+CNS+disorders:+Clinical+status+and+challenges.">AAV vectors applied to the treatment of CNS disorders: Clinical status and challenges.</a> J Control Release Off J Control Release Soc. 355, 458-473 (2023).</li><li>De Wolf, D., Singh, K., Chuah, M. K., VandenDriessche, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemophilia+gene+therapy:+The+end+of+the+beginning.">Hemophilia gene therapy: The end of the beginning.</a> Hum Gene Ther. 34 (17-18), 782-792 (2023).</li><li>Simons, E. J., Trapani, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+opportunities+and+challenges+of+gene+therapy+for+treatment+of+inherited+forms+of+vision+and+hearing+loss.">The opportunities and challenges of gene therapy for treatment of inherited forms of vision and hearing loss.</a> Hum Gene Ther. 34 (17-18), 808-820 (2023).</li></ol>

بروتوكول تنقية تدرج كثافة اليوديكسانول المزدوج هو الطريقة العالمية لأنه ينطبق على أي متغيرات متحولة AAV ، بغض النظر عن خصوصية مستقبلاتها. اعتمدت الطرق المبكرة لتنقية AAV على كثافة الجسيمات وشملت الطرد المركزي isopycnic في CsCl والطرد المركزي المتدرج المستمر لكثافة السكروز19. في وقت ل?...

النواقل الفيروسية المرتبطة بالغدي المؤتلف (rAAV) هي أدوات تستخدم على نطاق واسع لعلاج الأمراض الوراثية ، بما في ذلك ضمور العضلات الشوكي وضمور الشبكية والهيموفيليا A1،2،3. تم تصميم ناقلات rAAV لتفتقر إلى الجينات الفيروسية الموجودة في AAV4 من النوع البري ، وهو فيروس صغير غير مغلف مع جينوم DNA خطي أحادي الشريط 4.7 كيلو بايت. تم اكتشاف AAV لأول مرة في ستينيات القرن العشرين كملوث لمستحضرات الفيروس الغدي5. وعلى الرغم من صغر حجم قفيصة النسخة، الذي يحد من حجم جين التحوير الذي يمكن تعبئته بحد أقصى قدره 4,9 كيلوبايت باستثناء لوائح الاتصالات الدولية6، فإن AAV مفيد لتوصيل الجينات المحورة لأنه غير ممرض في البشر، ويسمح بالتعبير عن الجينات المحورة في العديد من أنواع الخلايا المنقسمة وغير المنقسمة، وله تأثيرات مناعية محدودة7.
كأعضاء في جنس الفيروس المعتمد ، يعتمد إنتاج rAAVs على التعبير عن الجينات المساعدة الموجودة في الفيروس الغدي أو فيروس الهربس البسيط8. تم تطوير العديد من الاستراتيجيات لإنتاج rAAV ، ولكن الإنتاج في خلايا HEK293 التي تم تحويلها باستخدام الجينات المساعدة E1A / E1B الفيروسية الغدية هي الطريقة الأكثر رسوخا المستخدمة اليوم9. يبدأ النهج العام لإنتاج rAAV بنقل خلايا HEK293 بثلاثة بلازميدات تحتوي على جين التحوير داخل التكرارات الطرفية المقلوبة (ITRs) ، وجينات AAV rep و cap ، وجينات مساعدة إضافية للفيروسات الغدية ، على التوالي. بعد اثنتين وسبعين ساعة من النقل ، يتم حصاد الخلايا ومعالجتها لتنقية rAAV التي تحتوي على جين التحوير.
في تطوير ناقلات rAAV جديدة للأغراض العلاجية ، يتمثل الهدف الرئيسي في إنتاج نواقل ذات كفاءة نقل متزايدة. إن الزيادة في كفاءة نقل الخلايا المستهدفة تعني انخفاضا في الجرعة السريرية اللازمة من rAAV ، مما يقلل من احتمال حدوث تأثيرات مناعية ضارة تتراوح من التحييد بوساطة الأجسام المضادة إلى السمية الحادة10,11. لتحسين فعالية نقل ناقلات rAAV ، يمكن إجراء تعديلات على الجينوم المعبأ أو على القفيصة. تشمل الطرق القابلة للتطبيق لضبط فعالية النقل عبر تصميم الجينوم المعبأ دمج محفزات قوية ومحددة الأنسجة ، والاختيار المدروس لعناصر معالجة mRNA ، وتحسين تسلسل الترميز لتحسين كفاءة الترجمة12. يتم إجراء تعديلات على القفيصة بهدف زيادة الانتحاء لأنواع الخلايا البشرية المستهدفة. تتميز الجهود المبذولة لتطوير قفيصات ناقلة جديدة لتوصيل الجينات المحورة rAAV بشكل عام بالتركيز إما على التصميم العقلاني لقفيصات AAV مع طفرات محددة تستهدف مستقبلات خلايا معينة أو التطور الموجه لتحديد القفيصات ذات الانتحاء لأنواع معينة من الخلايا من مكتبات قفيصة اندماجية عالية التعقيد دون استهداف مستقبل واحد محدد (على الرغم من أن بعض المجموعات تجمع بين هذه الأساليب)13 ، 14,15. في نهج التطور الموجه ، يتم إنشاء مكتبات القفيصة التوافقية باستخدام عمود فقري مصلي معين مع مناطق متغيرة متحولة على السطح الخارجيللقفيصة 16. غالبا ما يتم إنشاء مكتبات القفيصة التوافقية من الأنماط المصلية AAV التي لا تنشأ في البشر ، مما يقلل من خطر المناعة الموجودة مسبقا أثناء الاستخدام السريري10. لذلك ، تعتبر طرق التنقية التي يمكن تطبيقها على أي نمط مصلي مثالية للتخلص من الحاجة إلى تحسين النمط المصلي الخاص بالأنماط المصلية الأقل استخداما والتي تعمل كأعمدة أساسية لهذه المكتبات.
يستخدم الطرد المركزي المتدرج لكثافة يوديكسانول لتنقية التتر العالي من rAAV مع عدوى عالية17. في هذا البروتوكول ، يتم إنتاج rAAV في زراعة الخلايا المعلقة لتقليل كمية العمالة اللازمة لإنتاج عيارات كبيرة من AAV. يتم أيضا تضمين خطوة الطرد المركزي لمسح تحلل الخلايا لتقليل وجود البروتينات الملوثة وتقليل خطر ترسيب الفيروس. هذا البروتوكول هو طريقة فعالة من حيث التكلفة لإنتاج مستحضرات rAAV عالية النقاء مناسبة للاستخدام قبل السريري.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>5810 R benchtop centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22625501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>8-channel peristaltic pump&#160;</td>
			<td>Watson-Marlow</td>
			<td>020.3708.00A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automated cell counter&#160;</td>
			<td>NanoEntek</td>
			<td>EVE-MC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avanti J-E high-speed centrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>369001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzonase</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>88701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biological safety cabinet</td>
			<td>Labconco</td>
			<td>322491101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 incubator with shaker&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Set at 8% CO2 and 37 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical centrifuge tubes</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>339652</td>
			<td>50 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conical centrifuge tubes</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>339650</td>
			<td>15 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable micro-pipets</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>21-164-2G</td>
			<td>Capillaries</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dulbecco&#39;s phosphate buffered saline without CaCl2 and MgCl2&#160; (DPBS) (10x)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D1408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECLIPSE Ts2R-FL inverted microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Expi293 Expression Medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A1435101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Expi293F cells</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>A14527</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter tips</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1126-7810</td>
			<td>1000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter tips</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1120-8810</td>
			<td>200 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter tips</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1120-1810</td>
			<td>20 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter tips</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1121-3810</td>
			<td>10 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypodermic needles</td>
			<td>Tyco Healthcare</td>
			<td>820112</td>
			<td>20 GA x 1-1/2 A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ice bucket with lid</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10146-184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JS-5.3 rotor</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>368690</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride solution (1 M)</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>M1028-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metal stand and clamp&#160;</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>05-769-6Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tubes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22600028</td>
			<td>1.5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle nose pliers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optima XE-90 ultracentrifuge</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>A94471</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Opti-MEM I Reduced-Serum Medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>31985062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptiPrep density gradient media (iodixanol)</td>
			<td>Serumwerk</td>
			<td>AXS-1114542</td>
			<td>60% iodixanol solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P1000 Pipet</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>F144059M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P2 Pipet</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>F144054M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P20 Pipet</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>F144056M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P200 Pipet</td>
			<td>Gilson</td>
			<td>F144058M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenol red&#160;solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P0290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P4474</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipet-Aid XP pipette controller</td>
			<td>Drummond Scientific</td>
			<td>4-000-101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmid pCapsid</td>
			<td>De novo or Addgene, etc.&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>We used pACGrh74.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmid pHelper</td>
			<td>Addgene</td>
			<td>112867</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasmid pTransgene</td>
			<td>De novo or Addgene, etc.&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>We used pdsAAV-GFP.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-68 polyol solution (10%)</td>
			<td>Mp Biomedicals</td>
			<td>92750049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene glycol 8000</td>
			<td>Research Products International</td>
			<td>P48080-500.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylenimine HCl Max (PEI-Max)</td>
			<td>Polysciences</td>
			<td>NC1038561</td>
			<td>Dilute in water to 40 &#956;M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene centrifuge tubes, sterile</td>
			<td>Corning</td>
			<td>431123</td>
			<td>500 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene centrifuge tubes, sterile</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430776</td>
			<td>250 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene Optiseal tubes</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>361625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipettes</td>
			<td>Alkali Scientific</td>
			<td>SP250-B</td>
			<td>50 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipettes</td>
			<td>Alkali Scientific</td>
			<td>SP225-B</td>
			<td>25 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipettes</td>
			<td>Alkali Scientific</td>
			<td>SP210-B</td>
			<td>10 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serological pipettes</td>
			<td>Alkali Scientific</td>
			<td>SP205-B</td>
			<td>5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker flasks</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>PBV1000</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker flasks</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>PBV50-0</td>
			<td>500 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker flasks</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>PBV250</td>
			<td>250 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker flasks</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>PBV12-5</td>
			<td>125 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride solution (5 M)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>NC1752640</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile syringes</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>14-955-458</td>
			<td>5 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe filter</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SLGV013SL</td>
			<td>0.22 micron</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl pH 8.5 (1 M)</td>
			<td>Kd Medical</td>
			<td>RGE3363</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan blue solution</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15250061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube rack assembly</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>361646</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube spacers (x4)</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>361669</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing for peristaltic pump</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14190516</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Type 70 Ti fixed-angle titanium rotor</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>337922</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra low temperature freezer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Set at -70 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vivaspin 20 centrifugal concentrator</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>VS2041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water bath&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Set at 37 &#176;C</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

suspension culture production and purification of adeno-associated virus by iodixanol density gradient centrifugation for in vivo applications

يصف هذا البروتوكول إنتاج الفيروس الغدي المؤتلف وتنقيته بواسطة الطرد المركزي المتدرج لكثافة اليوديكسانول ، وهي طريقة محايدة مصلية لتنقية AAV تم وصفها لأول مرة في عام 1999. تستخدم ناقلات rAAV على نطاق واسع في تطبيقات العلاج الجيني لتوصيل جينات التحوير إلى أنواع مختلفة من الخلايا البشرية. في هذا العمل ، يتم إنتاج الفيروس المؤتلف عن طريق نقل خلايا Expi293 في مزرعة معلقة مع البلازميدات التي تشفر الجينات المحورة ، والقفيصة المتجهة ، والجينات المساعدة للفيروسات الغدية. يعمل الطرد المركزي المتدرج لكثافة اليوديكسانول على تنقية جزيئات AAV الكاملة بناء على كثافة الجسيمات. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تضمين ثلاث خطوات في هذه المنهجية المنتشرة في كل مكان الآن من أجل زيادة إجمالي إنتاج الفيروس ، وتقليل خطر هطول الأمطار بسبب البروتينات الملوثة ، وزيادة تركيز المنتج النهائي للفيروس ، على التوالي: ترسيب الجسيمات الفيروسية من وسائط الخلية باستخدام محلول البولي إيثيلين جلايكول (PEG) وكلوريد الصوديوم ، إدخال جولة ثانية من الطرد المركزي المتدرج لكثافة اليوديكسانول ، وتبادل المخزن المؤقت عبر مرشح الطرد المركزي. باستخدام هذه الطريقة ، من الممكن تحقيق التتر باستمرار في حدود 1012 جسيما فيروسيا / مل من النقاء الاستثنائي للاستخدام في الجسم الحي .

Recombinant adeno-associated viral (rAAV) vectors are widely used tools for the treatment of genetic diseases, including spinal muscular atrophy, retinal dystrophy, and hemophilia A1,2,3. rAAV vectors are engineered to lack viral genes present in wild-type AAV4, a small, non-envelope icosahedral virus with a linear single-stranded 4.7 kb DNA genome. AAV was first discovered in the 1960s as a contaminant of adenovirus preparations5. Despite its small capsid size, which limits the size of the transgene that can be packaged to a maximum of 4.9 kb excluding ITRs6, AAV is useful for transgene delivery because it is non-pathogenic in humans, allows expression of transgene in many dividing and nondividing cell types, and has limited immunogenic effects7.
As members of the genus dependoparvovirus, the production of rAAVs relies on the expression of helper genes present in adenovirus or herpes simplex virus8. Several strategies to produce rAAV have been developed, but production in HEK293 cells transformed with the adenoviral E1A/E1B helper genes is the most established method used today9. The general approach of rAAV production begins with the transfection of HEK293 cells with three plasmids containing the transgene within inverted terminal repeats (ITRs), AAV rep and cap genes, and additional adenoviral helper genes, respectively. Seventy-two hours after transfection, cells are harvested and processed to purify rAAV containing the transgene.
In the development of new rAAV vectors for therapeutic purposes, a major goal is producing vectors with increased transduction efficiency. An increase in the transduction efficiency of target cells would mean a decrease in the necessary clinical dose of rAAV, thus decreasing the likelihood of adverse immunogenic effects ranging from antibody-mediated neutralization to acute toxicities10,11. To improve the transduction efficacy of rAAV vectors, alterations can be made to the packaged genome or to the capsid. Viable methods to tune transduction efficacy via packaged genome design include the incorporation of strong and tissue-specific promoters, thoughtful selection of mRNA processing elements, and coding sequence optimization to improve translation efficiency12. Alterations to the capsid are made with the goal of increasing tropism for target human cell types. Efforts towards developing new rAAV transgene delivery vector capsids are generally characterized by a focus on either rational design of AAV capsids with specific mutations targeting specific cell receptors or directed evolution to identify capsids with tropism for specific cell types from high-complexity combinatorial capsid libraries without targeting one specific receptor (although some groups combine these approaches)13,14,15. In the directed evolution approach, combinatorial capsid libraries are constructed using a particular serotype backbone with mutated variable regions on the capsid exterior16. Combinatorial capsid libraries are often constructed from AAV serotypes not originating in humans, decreasing the risk of preexisting immunity during clinical use10. Therefore, purification methods that can be applied to any serotype are ideal to eliminate the need for serotype-specific optimization for the less commonly used serotypes serving as backbones for these libraries.
Iodixanol density gradient centrifugation is utilized to purify high titers of rAAV with high infectivity17. In this protocol, rAAV is produced in suspension cell culture to decrease the amount of labor needed to produce large titers of AAV. A centrifugation step is also included to clear cell lysate to reduce the presence of contaminating proteins and decrease the risk of virus precipitation. This protocol is a cost-effective method to produce preparations of high-purity rAAV suitable for pre-clinical use.

تسليط الضوء على المؤلف: عزل فعال للفيروسات المرتبطة بالغدي للتطبيقات قبل السريرية

إنتاج ثقافة التعليق وتنقية الفيروسات المرتبطة بالغدين بواسطة الطرد المركزي المتدرج لكثافة اليوديكسانول للتطبيقات في الجسم الحي

We use a directed evolution approach to identify adeno-associated viral capits with higher tropism for target human cell types. Through this research, we aim to produce recombinant adeno-associated viral vectors with improved target cell transduction and clinical relevance within the field of gene therapy. Our group recently de-targeted several AAV serotypes from the liver by incorporating capsid residues original to an AAV serotype that naturally possesses decreased liver tropism.If successfully expanded to additional serotypes, this provides the groundwork to decrease necessary RAAV clinical dose by peripheral injection and reduce adverse patient outcomes. The IODIXanol purification method while being cost effective is difficult to scale up. Additionally, in downstream applications, the directed evolution approach is performed with animal models or in vitro.So capsid isolated by directed evolution may not transduce in vivo targets in humans to the same extent as in preclinical models. This protocol is affordable and accessible for smaller labs. Additionally, this method yields high purity, recombinant adeno-associated virus that can be used for downstream preclinical in vivo applications.

يمكن استخدام هذه الطريقة للحصول على عيار لا يقل عن 1012 جسيما فيروسيا لكل مل. يمكن الحصول على عيار (الشكل 3) بواسطة qPCR باستخدام بادئات ITR الواردة في الجدول التكميلي 1 ، بواسطة ddPCR ، أو بأي طريقة معايرة أخرى. يمكن أن ينتج التتر دون المستوى الأمثل عن استخدام جين غط...

Watch this Scientific Journal Video about Author Spotlight: Efficient Adeno-Associated Virus Isolation for Pre-Clinical Applications at JoVE.com

يتم إنتاج الفيروس المرتبط بالغدي في زراعة الخلايا المعلقة ويتم تنقيته عن طريق الطرد المركزي المتدرج لكثافة اليوديكسانول المزدوج. يتم تضمين خطوات لزيادة إجمالي محصول الفيروس ، وتقليل خطر هطول الأمطار ، وزيادة تركيز المنتج النهائي للفيروس. يصل التتر النهائي المتوقع إلى 1012 جسيما فيروسيا / مل وهو مناسب للاستخدام قبل السريري في الجسم الحي .

This protocol describes recombinant adeno-associated virus (rAAV) production and purification by iodixanol density gradient centrifugation, a ...

نحن نستخدم نهج التطور الموجه لتحديد الرؤوس الفيروسية المرتبطة بالغدي مع انتحاء أعلى لأنواع الخلايا البشرية المستهدفة. من خلال هذا البحث ، نهدف إلى إنتاج ناقلات فيروسية مرتبطة بالغدي المؤتلف مع تحسين نقل الخلايا المستهدفة والأهمية السريرية في مجال العلاج الجيني. قامت مجموعتنا مؤخرا بإلغاء استهداف العديد من الأنماط المصلية AAV من الكبد من خلال دمج بقايا القفيصة الأصلية إلى النمط المصلي AAV الذي يمتلك بشكل طبيعي انخفاض انتحاء الكبد.إذا تم توسيعه بنجاح ليشمل أنماطا مصلية إضافية ، فإن هذا يوفر الأساس لتقليل الجرعة السريرية اللازمة من RAAV عن طريق الحقن المحيطي وتقليل النتائج السلبية للمرضى. من الصعب توسيع نطاق طريقة تنقية IODIXanol مع كونها فعالة من حيث التكلفة. بالإضافة إلى ذلك ، في تطبيقات المصب ، يتم تنفيذ نهج التطور الموجه مع النماذج الحيوانية أو في المختبر.لذا فإن القفيصة المعزولة بالتطور الموجه قد لا تتحول في الجسم الحي إلى أهداف في البشر بنفس القدر كما في النماذج قبل السريرية. هذا البروتوكول ميسور التكلفة ويمكن الوصول إليه للمختبرات الصغيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تنتج هذه الطريقة فيروسا غديا عالي النقاء ومؤتلفا يمكن استخدامه في التطبيقات قبل السريرية في الجسم الحي.

suspension-culture-production-purification-adeno-associated-virus

Research

JoVE Journal

Medicine

Suspension Culture Production and Purification of Adeno-Associated Virus by Iodixanol Density Gradient Centrifugation for In Vivo Applications

This protocol describes recombinant adeno-associated virus (rAAV) production and purification by iodixanol density gradient centrifugation, a serotype-agnostic method of purifying AAV first described in 1999. rAAV vectors are widely used in gene therapy applications to deliver transgenes to various human cell types. In this work, the recombinant virus is produced by transfection of Expi293 cells in suspension culture with plasmids encoding the transgene, vector capsid, and adenoviral helper genes. Iodixanol density gradient centrifugation purifies full AAV particles based on particle density. Additionally, three steps are included in this now-ubiquitous methodology in order to increase total virus yield, decrease the risk of precipitation due to contaminating proteins, and further concentrate the final virus product, respectively: precipitation of viral particles from cell media using a solution of polyethylene glycol (PEG) and sodium chloride, the introduction of a second round of iodixanol density gradient centrifugation, and buffer exchange via a centrifugal filter. Using this method, it is possible to consistently achieve titers in the range of 1012 viral particles/mL of exceptional purity for in vivo use.

Adeno-associated virus is produced in suspension cell culture and purified by double iodixanol density gradient centrifugation. Steps are included to increase total virus yield, decrease the risk of virus precipitation, and further concentrate the final virus product. Expected final titers reach 1012 viral particles/mL and are suitable for pre-clinical in vivo use.