文库筛选除了用于免疫检查点分子,也可以用于病毒受体的筛选。腺相关病毒(AAV)因其安全性、长期表达和组织靶向性等优势,已成为递送治疗基因的主流工具。但是,AAV病毒侵入细胞的关键受体尚不清楚。
2025年7月,Cell期刊发表题为An alternate receptor for adeno-associated viruses的研究论文。该研究通过全基因组sgRNA激活文库(靶向>20,000个人类基因的启动子)筛选技术,在AAV受体(AAVR)缺陷细胞中发现AAV功能性受体,羧肽酶D(CPD),并将其命名为AAVR2。研究团队不仅解析了AAVR2的分子作用机制,还开发出基于CPD的增强型基因治疗策略。
研究团队构建了AAVR基因敲除的eHAP细胞模型(eHAP AAVR KO),这些细胞可抵抗AAV8病毒转导。他们使用全基因组sgRNA文库(靶向>20,000个人类基因的启动子区)的CRISPR协同激活调控系统(SAM);通过dCas9-VP64和MS2-p65-HSF1组分实现靶基因的转录激活;用AAV8-eGFP病毒感染筛选池,分选GFP阳性细胞群体;高通量测序分析富集的sgRNA及其靶基因。
经过多轮筛选和生物信息学分析(MAGeCK算法),羧肽酶D(CPD)基因的靶向sgRNA在GFP阳性细胞中显著富集:6条靶向CPD的sgRNA中有3条显著富集(FDR<0.05);这些sgRNA均靠近CPD转录起始位点(TSS);单sgRNA验证实验证实:激活CPD表达可使AAVR KO细胞的AAV8转导效率恢复50倍以上;研究者将这一新受体正式命名为AAVR2。
体外功能验证。在HuH7(人肝癌细胞)和Hepa1-6(小鼠肝癌细胞)中过表达AAVR2,可使AAV8转导效率提升。更重要的是,AAV11和AAV12完全依赖AAVR2,且独立于已知的AAVR通路。基因敲除反证:CRISPR敲除AAVR2可完全阻断AAV12转导,但不影响AAV8;siRNA敲低AAVR2同样选择性抑制AAV12转导。
体内功能验证。研究者构建了AAVR2基因敲除小鼠模型,发现Aavr2纯合敲除(-/-)胚胎致死,显示其在发育中的关键作用;杂合敲除(+/-)小鼠肝脏AAVR2蛋白表达降低50%;注射AAV11后,肝脏转导效率在杂合小鼠中降低,肌肉中转导效率降低。这一结果首次在动物模型中证实AAVR2是体内AAV转导的必需因子。
常规的CRISPR敲除文库筛选在寻找"代偿性受体"时存在局限——当AAVR缺失后,若没有其他受体能替代其功能,筛选将没有结果;CRISPR激活文库筛选通过"功能获得性"策略,强制过表达所有候选基因,能灵敏地捕捉到那些低表达但具备潜在代偿能力的受体分子。
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