做基因治疗、基础科研的小伙伴，是不是总被 AAV 相关问题难住？在看文献的时候也是否会好奇为什么有的使用AAV8，有的使用AAV9或者其他的呢？那么AAV 到底是什么？天然存在的还是人工改造的？”“AAV1、2、5、8、9… 这么多血清型，核心差异有哪些呢？

一.什么是腺相关病毒？

1.AAV的来源：

腺相关病毒于1965科学家在实验室培养腺病毒的时候偶然发现， 它常以 “卫星病毒” 的形式伴随腺病毒存在，无法单独复制，必须依赖腺病毒等辅助病毒才能完成增殖。

天然状态下，AAV 广泛存在于人类和其他灵长类动物体内，肝脏、肌肉、肾脏等组织中都可能检测到它的踪迹。最让研究人员眼前一亮的是天然 AAV 不致病，对人体没有明显危害，这也是它后来成为基因治疗载体的核心前提。

2.AAV的特性、结构和基因组：

①多数 AAV 结构、特性都差不多，只有 AAV5 和其他类型差异最大，并且 AAV 很容易改造，耐酸耐碱耐高温，稳定性强。

②AAV 的核心结构是一条约 4.7kb 的单链 DNA，外面包着一层 20-25nm 的 “外壳”（二十面体衣壳，无包膜）。

③AAV 基因组以 rep（复制功能）和 cap（衣壳合成）为核心基因，两端辅以反向末端重复序列（ITR）。凭借回文核苷酸序列，ITR 可形成 T 形发夹结构，为病毒基因组复制与包装提供结构基础，同时兼具调控病毒基因表达及介导宿主基因组整合的功能。rep 基因的 ORF 编码基因调控、复制、转录及衣壳化相关的非结构蛋白，cap 基因的 ORF 则编码 VP1、VP2、VP3 三种结构蛋白，三者在 AAV 颗粒中按 1:1:10 的摩尔比组成衣壳。不同 AAV 血清型的组织靶向特异性差异，本质是 cap ORF 的加工方式不同所致，最终体现为免疫特性与转导效果的分化。

3.AAV病毒的使用：

在基因工程改造后，科研人员会去掉 AAV 的 rep 和 cap 等病毒自身基因，插入目的基因（比如治疗性基因、报告基因）。改造后的 AAV 能够把目的基因精准送到目标细胞 / 组织中，且不会整合到宿主基因组（少数血清型除外），安全性高。

二.AAV血清型是什么？

不同血清型核心区别在于病毒表面的衣壳蛋白（由 cap 基因编码） 不同。衣壳蛋白是 AAV 与宿主细胞表面受体结合的关键，决定了病毒能精准到达哪些组织（靶向性）、感染效率有多高（递送能力），以及能否穿过特殊屏障（如血脑屏障）等。

总之血清型直接决定 AAV 的靶向特异性、感染效率、组织穿透能力和免疫原性，选对血清型，是基因递送实验成功的第一步！目前已发现的 AAV 血清型有数十种，其中 AAV1-13 是科研和临床中最常用的天然血清型，除此之外人工改造的多种血清型。

三.各种 AAV 血清型的简洁介绍

1.AAV1:AAV1 它并非直接从生物组织中分离得到，而是最初作为腺病毒（Ad）制剂的污染物被发现的。在受体结合方面，AAV1 以唾液酸作为主要细胞表面受体，同时依赖 AAV 受体（AAVR）作为辅助受体。由于其衣壳缺少肝素结合所需的 R585、R588 氨基酸残基，因此无法与肝素结合，不能通过肝素柱进行纯化；衣壳无翻译后修饰（PTM）作为首个获批用于基因治疗的病毒载体，AAV1 的转导特性在 1999 年被明确：其对骨骼肌的转导效率在当时研究的载体中是最高的。后续研究进一步证实，AAV1 对鼠、犬、NHP 的骨骼肌具有显著的靶向性；同时它也能有效转导小鼠大脑中的神经元、神经胶质细胞、室管膜细胞，以及心脏、血管内皮 / 平滑肌和视网膜。

2.AAV2：AAV2病毒于1965 年首次发现（猿猴 Ad 制剂污染物），是研究最透彻的血清型；以硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）为主要受体，需 FGFR1、整合素等共受体辅助进入细胞；衣壳有泛素化、磷酸化等多种 PTM；可通过肝素柱纯化，靶向肾、肝、视网膜、中枢非分裂细胞等多组织。

3. AAV3：AAV3从人类组织分离，受体同 AAV2（HSPG），需人肝细胞生长因子受体（hHGFR）辅助；衣壳有乙酰化、糖基化等 PTM；曾因体外转导效率低被忽视，后发现对人类肝癌细胞、NHP 肝细胞转导极高效，也能靶向小鼠耳蜗内毛细胞，需衣壳修饰优化效率。

4. AAV4：AAV4起源于非洲绿猴（NHP），抗原性独特；以 α-2,3-O - 连接唾液酸为受体，可通过粘蛋白柱（结合唾液酸）或离子交换层析纯化；衣壳仅泛素化 PTM；主要靶向中枢室管膜细胞，视网膜下递送可稳定转导视网膜色素上皮（RPE）细胞，也能转导小鼠肾、肺、心脏细胞。

5. AAV5：AAV5于1983 年从人类生殖器病变中分离（唯一直接来自人体组织的血清型），遗传差异最大；以唾液酸 + 血小板衍生生长因子受体（PDGFR）为受体；衣壳有泛素化、糖基化等多种 PTM；可转导 AAV2 无法感染的细胞，靶向小鼠视网膜感光细胞、气道上皮、脑内多种神经元，也能转导肝细胞。

6. AAV6：AAV6是 AAV1 和 AAV2 的天然杂交体（基因组同源性高），以唾液酸 + HSPG 为受体，EGFR 为共受体；衣壳仅乙酰化 PTM；可通过肝素 / 粘蛋白柱纯化；对小鼠、犬的气道上皮、骨骼肌转导效率优于 AAV2，也能靶向猪、羊等的心肌细胞。

7.AAV7：AAV7于2002 年从恒河猴（NHP）分离，受体机制未知，不结合肝素；衣壳有糖基化、磷酸化等多种 PTM；人类体内抗体阳性率低（临床优势）；对小鼠骨骼肌转导效率与 AAV1 相当，也能靶向肝、NHP 脑皮质及脊髓，可转导视网膜感光细胞。

8. AAV8：AAV8于2002 年从恒河猴分离，以层粘连蛋白受体（LR）为主要受体；衣壳有磷酸化、糖基化等 PTM；可通过双离子交换层析或碘克沙醇纯化；肝转导效率在鼠、犬、NHP 中均远超其他血清型，能穿透血管屏障靶向骨骼肌、心肌，局部递送可转导胰腺、肾细胞，也能转导视网膜多种细胞。

9. AAV9：AAV9于2004 年从人类分离，以末端 N - 连接半乳糖为受体；衣壳 PTM 最丰富（泛素化、糖基化等）；可通过离子交换层析或蔗糖梯度纯化；能高效穿过血脑屏障，靶向中枢神经元、星形胶质细胞，全身递送后转导效率优于其他血清型，对心肌、肝、视网膜等多组织均有高趋向性。

10. AAV10/11：2004 年从食蟹猴（NHP）分离，衣壳分别与 AAV8、AAV4 相似；无 AAV2 交叉抗体（适合 AAV2 抗体阳性人群）；受体未知，常用碘克沙醇纯化；AAV10 靶向 NHP 肠、肝及小鼠视网膜多种细胞，AAV11 轻微靶向 NHP 中枢及小鼠神经元、星形胶质细胞。

11. AAV12：AAV12是从猿猴 Ad 种群分离，血清学特性独特；不依赖 HSPG / 唾液酸，可能以甘露糖为受体成分；可通过 AVB 琼脂糖纯化；人类抗体中和抗性强；靶向小鼠唾液腺、肌肉，鼻内给药可转导鼻上皮。

12. AAV13：AAV13从猿猴 Ad 分离，可结合 HSPG，结构与 AAV2/3 相似；衣壳保留 AAV 核心特征，但趋向性、转导效率相关数据仍有限。

除天然血清型外，通过 “嵌合”（衣壳整合不同血清型亚基）、“DNA 改组”（重组不同血清型基因组）、“易错 PCR” 等工程策略，构建出镶嵌、嵌合、组合文库类载体，可增强转导效率、降低免疫原性，或实现特定细胞的精准靶向。

参考：

Issa SS, Shaimardanova AA, Solovyeva VV, Rizvanov AA. Various AAV Serotypes and Their Applications in Gene Therapy: An Overview. Cells. 2023 Mar 1;12(5):785.

Suarez-Amaran L, Song L, Tretiakova AP, Mikhail SA, Samulski RJ. AAV vector development, back to the future. Mol Ther. 2025 May 7;33(5):1903-1936.