腺相关病毒载体中细小病毒磷脂酶A2结构域的功能正交性研究及其在基因治疗中的应用

【编辑推荐】本研究通过高通量筛选构建了包含779种天然细小病毒磷脂酶A2（PLA2）结构域的嵌合腺相关病毒（AAV）库，发现禽类依赖细小病毒来源的PLA2显著提升AAV9的核转位效率。研究揭示了PLA2结构域在宿主-病毒互作中的进化约束，为优化基因载体胞内运输提供了新策略。

　　

功能正交性筛选揭示细小病毒PLA₂结构域的进化约束

研究团队通过AlphaFold2结构预测确定了AAV9的PLA₂核心区域（P48-P128），并构建了包含779种天然细小病毒PLA₂的嵌合病毒库。系统发育分析显示这些序列覆盖了从昆虫到哺乳动物的广泛宿主范围，其中禽类依赖细小病毒（如鸡源UNY47950.1）在体外感染循环中表现出18.5倍的富集。

宿主-属相互作用决定PLA₂兼容性

t-SNE聚类将PLA₂分为11个功能群，其中第1、2群为灵长类和禽类依赖细小病毒，第6、7群含猪源四细小病毒的+10aa插入变异体。质量光散射实验证实，尽管嵌合病毒VP1/VP2转录比例改变，但完整衣壳比例保持稳定（约40%）。值得注意的是，猪源和昆虫源PLA₂在筛选中显著耗竭，暗示跨物种功能转移存在进化壁垒。

结构动态性影响感染效率

引入二硫键的工程化变体（如C1/3）虽在筛选中富集，但在重组载体中 transduction效率降低50%，证实PLA₂需要通过五倍孔时的结构可塑性。保守位点分析发现，除经典催化三联体（D69/H75/D76）外，Y79和K122在全部11个集群中高度保守，可能参与催化水网络的形成。

禽类PLA₂增强核定位机制

嵌合病毒UNY47950.1/AAV9在16小时感染后，核内载体基因组拷贝数增加2.3倍（p<0.01）。共聚焦显微镜显示其核内荧光强度比AAV9高68%，且该优势在AAV5嵌合体中也保持117%的活性，表明该效应具有血清型普适性。qPCR证实其细胞结合率反而降低15%，说明性能提升源于胞内运输优化而非初始附着。

基因治疗工具的优化启示

该研究首次系统证明PLA₂结构域的正交替换可突破AAV载体胞内运输瓶颈。禽类病毒来源的PLA₂可能通过改变内体逃逸动力学或核膜穿透效率来增强转导，为开发低免疫原性载体提供了新思路。未来研究可探索PLA₂与宿主磷脂酶受体（如PLA₂R）的互作机制，进一步优化基因递送系统。