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作為基因治療的首選載體，腺相關病毒（AAV）擁有許多的特點，特別是天然的AAV衣殼有成百上千種，這也就是文獻中常提到的AAV血清型。不同的衣殼蛋白（Cap）或AAV血清型提供了多樣性的組織侵染能力的選擇，并且為避開基因治療宿主已有的對某些衣殼蛋白的免疫抗性提供可能。
現階段研究人員已發現12種人類AAV血清型（AAV1至AAV12）和100多種非人類靈長動物AAV血清型，不同血清型的AAV具有不同的特性。圖1所列為人類AAV1至AAV9識別的細胞表面受體，圖2所列為AAV1至AAV9的不同組織親噬性。
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Serotype |
Glycan recognitiona |
Coreceptor |
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AAV1 |
Neu5Aca2-3GalNAcβ1-4GlcNAc |
Unknown |
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AAV2 |
6-O-and N-sulfated heparin |
Fibroblast / hepatocyte growth factor receptor; |
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AAV3 |
2-O-and N-sulfated heparin |
Hepatocyte growth factor receptor; Laminin receptor |
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AAV4 |
Galβ1-4GlcNAcβ1-2Manα1-6Manβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc |
Unknown |
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AAV5 |
Neu5Acα2-3(6S)Galβ1-4GlcNAc |
Platelet-derived growth factor receptor |
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AAV6 |
Neu5Acα2-3GalNAcβ1-4GlcNAc; N-sulfated heparin |
Epidermal growth factor receptor |
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AAV7 |
Unknown |
Unknown |
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AAV8 |
Unknown |
Laminin receptor |
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AAV9 |
Galactose |
Laminin receptor |
表1. 人類AAV1至AAV9識別的細胞表面受體
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Tissue |
Optimal Serotype |
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CNS |
AAV1，AAV2，AAV4，AAV5，AAV8，AAV9 |
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Heart |
AAV1，AAV8，AAV9 |
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Kidney |
AAV2 |
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Liver |
AAV7，AAV8，AAV9 |
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Lung |
AAV4，AAV5，AAV6，AAV9 |
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Pancreas |
AAV8 |
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Photoreceptor Cells |
AAV2，AAV5，AAV8 |
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RPE(Retinal Pigment Epithelium) |
AAV1，AAV2，AAV4，AAV5，AAV8 |
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Skeletal Muscle |
AAV1，AAV6，AAV7，AAV8，AAV9 |
表2. AAV1至AAV9的不同組織親噬性
據報道，目前適用于神經系統的AAV血清型有：1、2、5、6、8、9、PHP.B、PHP.eB、PHP.S、DJ、Retro、rh10等十幾種，不同的血清型在神經系統不同部位的感染效率及擴散能力不同，合適的血清型關乎基因是否能夠實現高效穩定表達，甚至關乎最終的研究結果，因此綜合標記的細胞和每種AAV血清型的特性等因素來選擇合適的AAV血清型至關重要。那么，面對琳瑯滿目的血清型，該如何選擇適合自己的那個呢？
利用AAV實現對神經環路的精確標記，主要涉及兩大基本問題即方向性（順向、逆向）和是否跨突觸的問題。順向(Anterograde)是由注射部位的神經元胞體經軸突下行至末梢，逆向(Retrograde)是由軸突末梢傳到細胞體；順向跨突觸（Anterograde transneuronal）是從胞體傳到軸突末梢后跨過突觸傳遞至下一級神經元，逆向跨突觸（Retrograde transneuronal）跟順向跨突觸相反，是由胞體逆向跨突觸傳遞至上一級神經元的軸突。如下圖所示：
圖3. AAV標記神經元的方式 （Strick P L et al. eLS, 2011）
可逆向示蹤的血清型
常見的AAV病毒載體都是順向標記，極少能進行逆行傳遞，這大大限制了AAV載體在神經環路示蹤中的應用。直到2016年，研究人員在AAV2的基礎上，通過定向進化的方式改造出一種具有逆向示蹤功能的AAV2突變體——AAV2-retro，該載體能夠在小鼠大腦中進行有效的神經環路逆向標記，且其逆行示蹤能力和效率與傳統的逆行示蹤劑相當。圖4所示為rAAV2-retro的開發過程及應用實例：
圖4. rAAV2-retro（逆向非跨突觸標記）（Tervo et al., Neuron, 2016）
可順向跨單級突觸的血清型
2017年張礪教授團隊研究報道AAV1能在高滴度條件下呈順向跨突觸傳播，與Cre依賴的報告系統相結合，可高效和特異性地驅動Cre依賴的外源基因在突觸后神經元中的表達，以標記突觸后神經元。2020年該研究團隊再次深入研究了AAV1順向跨突觸標記的作用機制——依賴于突觸囊泡的釋放，同時揭示了其在多種神經環路中的廣泛應用，為AAV1作為順向跨突觸示蹤病毒工具對神經元及其投射腦區進行標記提供了諸多證據，如圖5所示。
圖5. AAV1順向跨突觸標記（Zingg B et al. J Neurosci, 2020）
可跨血腦屏障的血清型
血腦屏障的存在對中樞神經系統有很強的保護作用，但同時它也能阻隔藥物的傳遞和吸收，使神經系統疾病的治療變得異常困難，如圖6所示，AAV9& AAVPHP.B& AAVPHP.eB& AAVPHP.S可以有效介導基因由外周向中樞神經系統的跨越，繼而將遺傳物質遞送至大腦或脊髓中。
圖6. AAV9& AAVPHP.B& AAVPHP.eB& AAVPHP.S有效介導基因由外周至中樞神經系統的跨越 (Ken Y Chanet al, Nat Neurosci, 2017)
不知如何選擇血清型？
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下圖為使用維真生物血清型篩選試劑盒檢測多種AAV血清型對小鼠腦神經細胞的感染情況，從中篩選出感染小鼠大腦神經元細胞的更適血清型，如圖7所示，AAVPHP.B較其他幾種血清型對小鼠大腦神經元的侵染效率更高。
圖7. AAV血清型篩選試劑盒檢測多種AAV血清型對小鼠腦神經細胞的感染情況
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