[发明专利]基于AAV的基因和蛋白质递送模块化系统

说明书

在一个实施方式中，本发明提供了包含外表面的腺相关病毒(AAV)，所述表面包含一个或多个肽标签，所述肽标签能与结合伴侣形成键，其中所述AAV是活病毒。在另一个实施方式中，本发明提供了一种偶联物，其包含至少一个该AAV和至少一个多肽，所述多肽包含第一结构域和第二结构域，所述第一结构域为针对标签的结合伴侣，所述第二结构域为生物活性多肽。在另一个实施方式中，本发明提供了一种偶联物，其包含至少一个该AAV(第一AAV)和至少一个第二AAV，其中该第二AAV包含第二外表面，该第二外表面包含至少一个针对所述标签的结合伴侣或针对第三接头分子的结合伴侣，其中所述至少一个第一AAV和所述至少一个第二AAV结合。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月28日提交的共同待批美国专利申请号62/636,638的权益，其全部内容通过引用全文纳入本文。

电子化提交材料的参考纳入

与本申请同时提交且如下认定的计算机可读核苷酸/氨基酸序列表以其全文作为参考纳入本文：36,315字节ASCII(文本)文件，名为“741805_ST25.TXT”，提交日期为2019年2月28日。

背景技术

目前，诸如腺相关病毒(AAV)的病毒是体内基因转移最有效的模式，但是它们却并不总是能够实现对蛋白质表达的瞬时控制。相反，通过病毒载体递送的基因通常是永久性表达的，这在持续表达会导致脱靶效应的情况(例如Cas9)中是一个明显的缺点。诱导型启动子能够提供一定水平的瞬态，但常有漏洞或效率低下。

AAV是用于体内基因递送的高效非致病性载体，其对神经细胞有强趋向性，且易于在实验室环境中生产和工作。然而，AAV载体的大小被严格限制在4.7kB，禁止了大基因或多基因的递送。因此，需要基于AAV的改良载体系统，其能够实现比可容纳于单个AAV病毒体的转基因更大的转基因的递送。同时，还需要能够递送瞬时表达对其具有重要性的蛋白质(如Cas9)的基于AAV的载体。

发明概述

本发明基于AAV的安全性和效率提供了一种创新的基因和蛋白质递送系统，该系统克服了体内基因递送的这些主要障碍。为了克服包装尺寸的限制和永久性蛋白表达，本发明提供了一种基于AAV的基因和蛋白质模块化递送系统，该系统采用了能自发形成键(其非限制性的例子可为共价键)的肽标签，所述键在生理学相关条件下不会被小球状蛋白破坏。通过在AAV病毒体表面上表达该肽标签并在其他AAV或其他蛋白质上表达结合伴侣，本发明的AAV载体能够将衣壳彼此连接(例如共价连接)和/或将衣壳与蛋白质连接(例如共价连接)，产生更大的感染单位。这种用于将基因和蛋白质递送入细胞的高度灵活可扩展性模块化系统大大扩展了AAV的基因和蛋白质递送能力。

本发明通过将AAV衣壳连接在一起形成偶联物，能够使AAV载体的运载能力翻倍(或多于翻倍)，使得大基因和多基因能够通过专性AAV共感染递送。而且，本发明通过将蛋白质拘于AAV衣壳外部，在递送必须瞬时表达的生物学活性蛋白质(如Cas9)的同时利用了病毒的趋向性和感染性。

本发明还能扩展到这两种方式的结合，从而实现基因和蛋白质的成组的共递送。同时，该方式克服了体内基因和蛋白质递送的最重大的障碍，扩大了AAV介导的基因递送和基因编辑在生物学研究和基因治疗中的应用。重要的是，本发明的该系统是模块化、高度灵活的且能够针对各种各样试验目的进行改良。本发明该系统的开发对于生物学的所有领域均具有广泛的意义，通过提供用于精确有效地控制体内基因表达、基因编辑和蛋白质递送的可定制工具，为跨学科的科学家开辟了新的研究途径，并开辟了涉及大基因或需要瞬时表达的疾病治疗新途径。并且，本文的概念和方法是可扩展的，能够转用到其他类型的病毒。