فيروس مرتبط بالغدانيات ذاتي التكميل

الفيروس الغدي المرتبط ذاتي التكميل ( scAAV ) هو ناقل فيروسي مُهندس من الفيروس الغدي المرتبط (AAV) الموجود طبيعيًا، ويُستخدم كأداة للعلاج الجيني . ^{[ 1 ]} وقد حقق استخدام الفيروس الغدي المرتبط المُعاد تركيبه (rAAV) نجاحًا في التجارب السريرية لعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض. ^{[ 2 ]} يُطلق على هذا الجيل المُصنّع مخبريًا من rAAV اسم "ذاتي التكميل" لأن المنطقة المشفرة فيه مُصممة لتكوين قالب DNA مزدوج السلسلة داخل الجزيء. وتُعد عملية تخليق السلسلة الثانية خطوةً مُحددة لمعدل التفاعل في جينوم AAV القياسي، نظرًا لأن جينوم AAV النموذجي عبارة عن قالب DNA أحادي السلسلة . ^{[ 3 ] [ 4 ]} مع ذلك، لا ينطبق هذا على جينومات scAAV: فعند الإصابة، بدلاً من انتظار تخليق الشريط الثاني بواسطة الخلية، يرتبط النصفان المتكاملان من scAAV لتكوين وحدة DNA مزدوجة الشريط (dsDNA) جاهزة للتضاعف والنسخ الفوريين ، مما يسمح بشكل حاسم بتعبير أسرع للحمولة الفيروسية. لكن يعيب هذا التركيب المُعجّل أنه بدلاً من سعة الترميز الكاملة الموجودة في rAAV (4.7-6 كيلوبايت ) ^{[ 5 ]} ، لا يستطيع scAAV استيعاب سوى نصف هذه الكمية تقريبًا (≈2.4 كيلوبايت). ^{[ 6 ]}

في تطبيقات العلاج الجيني باستخدام الفيروسات الغدية المرتبطة المؤتلفة (rAAV)، ينقل الفيروس إلى الخلية حمضًا نوويًا أحادي السلسلة (ssDNA) محاطًا بتكرارين طرفيين معكوسين (ITRs). تُشكل هذه التكرارات الطرفية المعكوسة حلقاتٍ في نهاية التسلسل لتكون بمثابة بادئات لبدء تخليق السلسلة الثانية قبل بدء خطوات العدوى اللاحقة . يُعتبر تخليق السلسلة الثانية أحد العوامل التي تعيق العدوى الفعالة. ^{[ 7 ]} تشمل المزايا الإضافية للفيروسات الغدية المرتبطة أحادية السلسلة (scAAV) زيادة التعبير الجيني المُدخل وإطالة مدته في المختبر وفي الجسم الحي ، بالإضافة إلى "استقرار أعلى للحمض النووي في الجسم الحي وتكوين دائري أكثر فعالية". ^{[ 8 ]}

يُعدّ الفيروس المرتبط بالغدانيات أحادي السلسلة (scAAV) ناقلاً جذاباً للاستخدام في العلاج الجيني لأسباب عديدة. ويُستخدم ناقله الأصلي، الفيروس المرتبط بالغدانيات (AAV)، بالفعل في التجارب السريرية. ^{[ 9 ]} وبفضل تنوّع الأنماط المصلية المتاحة من scAAV، يستطيع العلماء اختيار النمط المصلي الذي يتمتّع بالخصائص المرغوبة لعلاجهم. ويُحسّن اختيار مجموعة فرعية من الخلايا فقط من الخصوصية ويُقلّل من خطر تثبيط الجهاز المناعي . كما يُمكن لأنماط مصلية مختلفة من scAAV وAAV نقل الجينات بكفاءة إلى مجموعة متنوّعة من الأهداف الخلوية. ^{[ 10 ] [ 11 ]} ومثل جميع الطرق القائمة على النواقل في العلاج الجيني، فإنّ أحد العقبات التي تعترض ترجمة العلاجات من التجارب ما قبل السريرية إلى التطبيق السريري البشري هو إنتاج كميات كبيرة من الفيروس عالي التركيز. ^{[ 12 ]} ومن عيوب scAAV أنّه بسبب التعبير الجيني القوي، تُثير منتجات الجينات المنقولة عبر scAAV استجابة مناعية أقوى من تلك التي تُنقل عبر ناقل AAV أحادي السلسلة. ^{[ 13 ]}

مثل فيروس AAV، ينتمي فيروس scAAV إلى عائلة الفيروسات الصغيرة ( Parvoviridae ). هذه الفيروسات غير مغلفة ، وتتكون من حمض نووي مفرد السلسلة (ssDNA). ضمن عائلة الفيروسات الصغيرة، ينتمي فيروس scAAV إلى جنس Dependovirus ، الذي يتميز بعدم قدرته على التكاثر ذاتيًا. في الطبيعة، تعتمد هذه الفيروسات على فيروس آخر لتوفير آلية التكاثر؛ إذ لا يستطيع فيروس AAV التكاثر إلا أثناء الإصابة النشطة بفيروس غدي أو بعض أنواع فيروسات الهربس . في المختبر، يُتغلب على هذه العقبة بإضافة بلازميدات مساعدة ، تُعبر خارجيًا عن جينات التكاثر التي يفتقر إليها فيروس AAV نفسه. ^{[ 14 ]}

باعتباره فيروسًا تابعًا، يبقى الفيروس المرتبط بالغدانيات أحادي السلسلة (scAAV) في حالة كامنة داخل الخلية حتى تتعرض الخلية لظروف معينة تسمح بحدوثه. قد تشمل هذه الظروف وجود عدوى فيروسية مساعدة (مثل الفيروس الغدي) أو أحداث سامة أخرى مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو المواد المسرطنة . ^{[ 14 ]} نظرًا لاستبدال إطار القراءة المفتوح (ORF) الخاص بجين التضاعف الداخلي (rep ) بجين دخيل، فإن جينات التضاعف الخارجية (rep) تُشفّر البروتينات اللازمة لتضاعف الجينوم ومكونات دورة حياة الفيروس الأخرى. تعمل نهايات التضاعف العكسية (ITRs) الموجودة في الطرفين 5' و3' من الجينوم الفيروسي كمنشأ للتضاعف. ^{[ 15 ]}

على غرار إطار القراءة المفتوح (ORF) الخاص بجين التكرار (rep)، تم استبدال إطار القراءة المفتوح (ORF) الخاص بجين الغلاف (cap) في الفيروس الغدي المرتبط أحادي السلسلة (scAAV) بجين مُدخَل، وبالتالي يتم توفيره خارجيًا في بيئة المختبر. تقوم الجينات المشفرة في هذا الإطار ببناء بروتينات الغلاف، وهي مسؤولة (إلى جانب المعالجة داخل الخلايا) عن تحديد الهدف. تشارك بروتينات التكرار في دمج الجينوم في الأغلفة المُشكَّلة مسبقًا. ^{[ 15 ]} على الرغم من أن الفيروس الغدي المرتبط أحادي السلسلة (scAAV) مُصمَّم لتكوين حمض نووي مزدوج السلسلة (dsDNA) عند الإصابة، إلا أن السلسلتين المُتكاملتين لا تُغلَّفان بطريقة مزدوجة السلسلة. تُغلِّف الفيروسات الصغيرة (parvoviruses) جينومها الفيروسي بحيث تتلامس قواعد الحمض النووي أحادي السلسلة (ssDNA) مع الأحماض الأمينية على السطح الداخلي للغلاف الفيروسي. وبالتالي، من المُرجَّح أن يتم فك تسلسل الفيروس الغدي المرتبط أحادي السلسلة (scAAV) بواسطة إنزيم هيليكاز الحمض النووي المُشفَّر فيروسيًا قبل تغليفه في غلاف البروتين الفيروسي. ^{[ 7 ]}