オプトジェニック要素の発現のための組換えアデノ随伴ウイルス（ＡＡＶ）のラボスケール生産

Lab-Scale Production of Recombinant Adeno-Associated Viruses (AAV) for Expression of Optogenetic Elements.

• Janina Haar
• Chiara Krämer
• Dirk Grimm

抄録

オプトジェネティクスとは、光スイッチング可能な/活性化可能な分子を用いて、細胞や遺伝子の活性を前例のない時空間分解能で正確に制御したり、モニターしたりすることであり、基礎研究や臨床研究における幅広い応用が期待されています。この可能性を完全に実現し、利用するためには、簡単に製造でき、必要な成分を効率的に標的細胞に送達できる遺伝子導入ビヒクル（「ベクター」）の利用が鍵となります。また、in vivoでの応用では、オフターゲットでの副作用のリスクを低減し、製造コストを最小化するために、これらのベクターが高度な細胞特異性を示すことが重要である。ここでは、我々は、これらのすべての要件を満たすことができる特定のベクターのクローニング、生産、精製、および品質管理のための基本的なプロトコルのセットを記述します、すなわち、組換えアデノ随伴ウイルス（AAV）。後者は、そのアパト原性、最低のバイオセーフティレベル1の条件との互換性、明確な特性を持つ複数の天然バリアントでの発生、およびウイルスのキャプシドとゲノムのエンジニアリングに彼らの例外的な適応性のために非常に魅力的です。ここで報告された特定の手順は、前に他の人と私たちによって記述されたAAVの生産のための代替プロトコルを補完し、一緒に、任意の研究室がex vivoまたはオプトジェニック要素のin vivo発現のための小規模から中規模でこれらのベクターを生成することができるようにする必要があります。

Optogenetics, that is, the use of photoswitchable/-activatable moieties to precisely control or monitor the activity of cells and genes at unprecedented spatiotemporal resolution, holds tremendous promise for a wide array of applications in fundamental and clinical research. To fully realize and harness this potential, the availability of gene transfer vehicles ("vectors") that are easily produced and that allow to deliver the essential components to desired target cells in an efficient manner is key. For in vivo applications, it is, moreover, important that these vectors exhibit a high degree of cell specificity in order to reduce the risk of adverse side effects in off-targets and to minimize manufacturing costs. Here, we describe a set of basic protocols for the cloning, production, purification, and quality control of a particular vector that can fulfill all these requirements, that is, recombinant adeno-associated viruses (AAV). The latter are very attractive owing to their apathogenicity, their compatibility with the lowest biosafety level 1 conditions, their occurrence in multiple natural variants with distinct properties, and their exceptional amenability to engineering of the viral capsid and genome. The specific procedures reported here complement alternative protocols for AAV production described by others and us before, and, together, should enable any laboratory to generate these vectors on a small-to-medium scale for ex vivo or in vivo expression of optogenetic elements.