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    AAV研究指南—脂肪篇

    AAV
    03/17
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    一.脂肪和AAV简介

    迄今为止已鉴定出三种主要类型的脂肪细胞,包括白色脂肪细胞、棕色脂肪细胞和米色脂肪细胞。一般来说,白色脂肪组织(WAT)是能量储存的主要场所,由皮下脂肪储存库组成,如腹股沟白色脂肪组织(inguinal WAT, iWAT),以及内脏脂肪储存库,如附睾白色脂肪组织(eWAT);而棕色脂肪组织(BAT)参与能量利用和体温维持,且主要位于小鼠的肩胛间区域(suprascapular)。[1]

    图1. 小鼠脂肪组织分布图示[2]


    肥胖症由能量摄入过多导致脂肪组织质量异常积聚而引起,对人类健康构成巨大威胁。

    图2. 不同脂肪组织在稳态和肥胖期间的变化[3]


    在体重正常的状态下(左),可在胸主动脉(血管周围脂肪组织[PVAT])周围发现产热的棕色和米色脂肪细胞。这些细胞具有多房外观,由于线粒体密度高,呈棕色。腹主动脉和肠系膜脉管系统被白色脂肪细胞包围。这些单房脂肪细胞也存在于内脏和皮下脂肪库中。脂联素和血管紧张素1-7由脂肪细胞分泌,对血管系统具有舒张作用。在瘦状态下,脂肪组织体内充满了对体内平衡至关重要的不同免疫细胞,这些细胞在肥胖期间会发生巨大变化。[3] 

    AAV病毒已被广泛用于动物体内脂肪组织研究,对于研究病理和推动肥胖症及其并发症治疗提供有力支撑。本文将详细介绍脂肪组织研究中AAV的使用指南,包括血清型、启动子以及注射方法推荐等。


    二.血清型推荐

    已有的研究表明AAV8、AAV9对小鼠脂肪组织具有较强的感染能力,其中AAV9应用最为广泛。

    图3.  AAV8和AAV9对于小鼠eWAT脂肪组织感染效果[4]


    三.启动子推荐

    脂肪组织研究中,可以使用广谱型的常规启动子(如CMV,CAG,U6等),以获取更好的敲低和过表达效果。也可以选择相应的组织特异性启动子以获得最佳表达效果,例如,人脂联素启动子ADP(adiponectin)可以靶向成熟脂肪细胞。

    脂肪酸结合蛋白-4(FABP4),又称脂肪细胞蛋白2(aP2),是一种在巨噬细胞和脂肪细胞中高表达的脂质结合伴侣蛋白。因此FABP4(aP2)启动子经过序列优化,可以运用到AAV系统中,靶向脂肪细胞。

    甲状腺激素(T3)通过诱导线粒体解偶联蛋白(UCP1)引起代谢效率低下来刺激产热,因此优化后的UCP1启动子可以应用于棕色脂肪组织研究。

    下表1为AAV靶向脂肪组织特异性启动子:

    表1. 脂肪研究常用组织特异性启动子


    四.注射方法选择

    AAV感染脂肪组织的最主要方式是脂肪内注射,常采用定点多点注射,其优势在于提升靶向性、所需病毒量也较少,通常小鼠注射剂量在1~5*10^11 VG/只;也有文献报道使用静脉注射,但会导致非靶向转导到肝脏或心脏组织中,需使用特异性启动子如ADP(adiponectin)来增加脂肪组织靶向性。静脉注射操作简单,无需复杂的手术操作,对实验动物的侵入性小,但对局部脂肪组织侵染效率较低,且小鼠注射剂量一般较大,根据文献推荐为2~4*10^12 VG/只。此外,对于难感染的内脏脂肪或大范围脂肪感染亦可采用腹腔注射AAV来实现。

    注射方案汇总参考下表2:

    表2. 脂肪组织注射方式和剂量参考


    本文介绍了几种常见的脂肪组织感染AAV的选择方案和注射方法。脂肪研究中,根据文献和以往经验,血清型AAV8、AAV9应用普遍,常用AAV9。启动子选择常规启动子CMV、CAG、U6以外,也可以根据需求选择组织特异性启动子如ADP、aP2、UCP1等。尾静脉注射感染脂肪组织效率低,注射剂量大,通常不做推荐;而脂肪内注射的感染效率最高,但对手术技术有更高要求。


    五.参考文献

    [1] Liu C,et al. Fat-Specific Knockout of Mecp2 Upregulates Slpi to Reduce Obesity by Enhancing Browning. Diabetes. 2020 Jan;69(1):35-47. doi: 10.2337/db19-0502.

    [2] Zhang F,et al. An Adipose Tissue Atlas: An Image-Guided Identification of Human-like BAT and Beige Depots in Rodents. Cell Metab. 2018 Jan 9;27(1):252-262.e3. doi: 10.1016/j.cmet.2017.12.004.

    [3] Koenen M, et al. Obesity, Adipose Tissue and Vascular Dysfunction. Circ Res. 2021 Apr 2;128(7):951-968. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.121.318093.

    [4] Jimenez V,et al. In vivo adeno-associated viral vector-mediated genetic engineering of white and brown adipose tissue in adult mice. Diabetes. 2013 Dec;62(12):4012-22. doi: 10.2337/db13-0311.


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