研究人员创建了一种纳米传感平台，能够评估单个病毒载体颗粒的质量。病毒载体在基因编辑和治疗中具有巨大的潜力，但迫切需要质量控制方法以减少对患者可能造成的副作用。为应对这一需求，来自日本的一个团队开发了一种纳米传感技术，可以在单颗粒规模上区分功能性和缺陷性病毒载体。这种简单且具有成本效益的方法可以显著推动遗传疾病治疗的进展。
在过去几十年中，基因操纵技术的进展显著，使我们更接近于在体内修改基因。这个发展有潜力开启基因治疗的新可能，并能为医学带来新的篇章。目前，最有前景的基因治疗方法利用了存在于病毒中的现有分子机制。
腺病毒相关病毒（AAV）载体尤其引起了科学家的 considerable Interessen，因其在对抗COVID-19等疾病时作为核酸疫苗的潜在使用。然而，在制备AAV载体的过程中，一些颗粒可能只有部分基因组，而其他颗粒则可能完全为空。这种缺陷性载体可能导致意想不到的副作用，突显了在生产过程中进行有效质量控制措施的关键需求。
为了解决这个问题，来自日本的一组研究人员引入了一种创新的纳米传感技术来分析病毒载体的特征。他们的最新研究于2024年6月5日在线发表在ACS Nano上。研究团队包括来自大阪大学科学与产业研究所的副教授筒井诚、教授河合智司；名古屋大学纳米生命系统研究所的讲师有明仁；同一研究所的特聘教授佐野义信，以及来自东京大学医学科学研究所的项目研究员和助理教授和田美佳及恒河裕司；还有同样隶属于东京大学医学科学研究所的教授冈田高志。
该方法涉及在对含有AAV的溶液施加电压差时，测量通过纳米孔的离子电流。当纳米孔畅通无阻时，离子电流保持稳定。然而，当一个病毒颗粒通过纳米孔时，它会在短暂的时间内部分阻碍离子流动，造成离子电流测量的突增或脉冲。
有趣的是，全基因组的AAV载体相比于空的或部分填充的，重量稍重且体积稍大，使得在它们通过纳米孔时可以区分开。缺陷载体在测量的离子电流中产生独特的“特征”，容易与全基因组载体区分。团队通过各种实验、有限元模拟和理论分析确认了这一点。“通过设计一个最佳传感器结构，我们首次确认了源自基因的病毒载体在亚纳米级别大小方面的差异，”筒井解释道。
这一技术提供了一种简单而经济的方式来确保AAV载体的质量，之前则依赖于更复杂的方法，如质量光度法、透射电子显微镜和分析超离心法。“这种进展可能通过提供制造高质量AAV载体的工具，从而改变医学，为安全和高效的基因治疗提供保障，”恒河强调。“它可能对开发AAV载体的生产和纯化系统至关重要，”他补充道。
此外，这一技术不仅适用于AAV载体，而且还可能用于检查其他类型的病毒载体，可能为有效的基因治疗选项铺平道路，并增强我们对病毒生物学的理解。确保临床使用的AAV载体具有高质量也可能减少患者的剂量，从而降低副作用。
