【类器官应用篇】看Organoid Toolbox如何破解AAV筛选难题

近年来，基因治疗领域取得了显著突破。全球范围内，基因治疗的审批势头越来越猛。腺相关病毒(AAV)由于其低致病性、高安全性和能在不同组织中建立长期基因表达的特性，已成为临床基因治疗的关键递送工具。7种基于AAV的基因治疗产品已获FDA批准，预计到2025年全球将有10-20种基于AAV的基因治疗产品获批上市。

基于AAV的基因治疗

人类AAV血清型的血清流行谱因地区、地理、种族和年龄而异，因此对AAV进行定向筛选和优化，可以开发出具有更强靶向性和免疫逃逸能力的新型AAV载体。基因治疗在临床转化方面取得的成功有限，部分原因是传统的体外/体内模型和人类模型之间的转基因传递效果不同。人源化的类器官能够更准确地模拟人体内的生理环境，为研究者提供了更真实的平台来评估AAV的靶向性、转染效率以及免疫应答等关键指标，已逐渐成为AAV筛选研究热点。通过这种先进的体外模型，研究人员能够更快捷高效地筛选出最佳的AAV血清型，并优化基因治疗方案，从而大幅提高基因治疗的临床成功率。

人类相关临床前模型与AAV基因治疗

为了验证类器官在AAV血清型筛选的适用性，ACROBiosystems百普赛斯与InnovecBio因诺维康合作进行了类器官的应用研究。验证中，选择了不同的AAV血清型(包括IVB-1、IVB-2和野生型AAV2/AAV5)，并用它们感染成熟的大脑类器官和心脏类器官。在巨细胞病毒(CMV)启动子的控制下，每个AAV血清型包封了一个编码绿色荧光蛋白(GFP)的转基因，可以在体外递送后评估其荧光表达，进而评估不同AAV血清型的转导效果以获得最佳的AAV血清型。

基于类器官的AAV血清型筛选

结果显示，IVB-2在大脑类器官中表现出较高的转基因效率，而在心脏类器官中相对有限；IVB-1和IVB-2在大脑类器官中的感染能力均高于AAV5-WT，与AAV5在神经系统疾病中的有效性一致。这表明，Organoid Toolbox类器官可在AAV血清型筛选和转染效率评价中发挥重要作用，有助于攻克从药物发现向临床转化的挑战。

多种AAV侵染类器官的免疫染色结果

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• • 类似心脏的形态和律动

The cardiac organoids differentiated using the Human iPSC-Derived Cardiac Organoid Differentiation Kit (Ca. No. RIPO-HWM002K) show regular beating from day 7-13 of differentiation.

The electrical activity of the cardiac organoids differentiated using the Human iPSC-Derived Cardiac Organoid Differentiation Kit (Ca. No. RIPO-HWM002K) was recorded using silicon probes (Ca. No. P64-7), revealing electrophysiological activity that closely resembles that of the actual human heart.

RNA-Seq analysis of cerebral organoid of day 13, day 44 and day 100, showing the expression of many markers for glutamatergic, dopaminergic, cholinergic, serotonergic and GABAergic neuron. In addition, glia cell markers were also expressed.

A: patch-clamp recording of excitatory neurons sectioned from cerebral organoids at day 102. Excitatory neuron showed stable response to step injection currents. 

B: Recording of cerebral organoid (day 60) using silicon probe. Neurons showed spontaneous activities and different waveforms. 

C: MEA recording indicated spontaneous bursting activities for cerebral organoid (day 86).

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参考文献

1. Wang J, Jonker T, Cervera I Barea A, et al. Adeno-associated virus (AAV) 6 provides efficient gene transfer upon intramyocardial injection in vivo[J]. Cardiovascular Research, 2024, 120(Supplement_1): cvae088. 073.

2. Dhungel B P, Winburn I, da Fonseca Pereira C, et al. Understanding AAV vector immunogenicity: from particle to patient[J]. Theranostics, 2024, 14(3): 1260.

3. Wang J H, Gessler D J, Zhan W, et al. Adeno-associated virus as a delivery vector for gene therapy of human diseases[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2024, 9(1): 78.

4. Ramamurthy R M, Atala A, Porada C D, et al. Organoids and microphysiological systems: Promising models for accelerating AAV gene therapy studies[J]. Frontiers in Immunology, 2022, 13: 1011143.