腺相关病毒（Adeno-associated virus，AAV）属于细小病毒科依赖病毒属，是目前发现的一类结构简单、无包膜的单链DNA缺陷型病毒，它的生命周期依赖于复制病毒的参与，如腺病毒和单纯疱疹病毒。野生型的腺相关病毒可以定点整合到人类第19号染色体的AAVS1位点，而重组腺相关病毒由于缺少整合和复制必需的两个基因而无法整合，因此，重组腺相关病毒主要以游离于染色体的附加体形式存在，并可长时间存在于非分裂细胞中。另外，腺相关病毒凭借高组织特异性、良好的扩散性、低免疫原性、高安全性和稳定性等特点已经成为科研和基因治疗中极具市场前景的病毒载体之一。
1. AAV的基因组结构
AAV病毒颗粒无包膜，由直径约20~26 nm的二十面体蛋白质衣壳和4.7 kb左右的单链DNA基因组组成。AAV基因组含有三个启动子（P5、P19、P40），由两端为145 nt的末端反向重复序列ITR和中间的Rep、Cap基因组成。其中，ITRs启动病毒自我复制，提供包装信号，参与病毒基因组在宿主基因组上的整合和逃逸过程；Rep基因编码四种非结构蛋白：Rep78、Rep68、Rep52和Rep40，负责病毒复制、包装和基因组整合；Cap基因编码结构蛋白VP1、VP2和VP3，3种蛋白分别按1:1:10的比例组装形成病毒衣壳。此外，Cap基因内嵌套的另一个开放阅读框编码装配激活蛋白AAP，参与衣壳蛋白的靶向和装配。
基于AAV的基因组结构，重组AAV载体是将内源性的Rep和Cap基因替换为一个表达盒，该表达盒由启动子驱动感兴趣的外源基因和一个poly（A）尾巴组成，通过包装质粒反式提供Rep和Cap基因以及腺病毒辅助质粒完成包装过程。病毒编码序列的完全去除使重组AAV载体的包装能力达到最大化（包装容量为4.5 Kb），并且可以更好地保证它们在体内递送时的低免疫原性和细胞毒性。结合组织特异性启动子、多种报告基因、Cre重组酶等技术，重组AAV载体可以高效介导外源基因的特异性表达；此外通过携带光遗传学、化学遗传学、钙指示剂及神经递质荧光探针等元件，实现特定神经元的选择性标记。
2. AAV生活周期
AAV进入细胞的过程起始于细胞表面糖基化受体识别AAV衣壳蛋白，通过网格蛋白介导的内吞作用内化入细胞胞浆，并进入内体。在细胞骨架蛋白网络的帮助下，AAV由胞浆向核内运输，在此过程中内体的酸性环境使AAV的衣壳蛋白构象发生变化并从内体逃离，随后AAV或由蛋白酶体进行蛋白降解，或入核、脱衣壳、双链转化，形成环形附加体游离于细胞核。
辅助病毒（如腺病毒）的存在对于野生型AAV的复制是必不可少的，在没有辅助病毒的情况下，野生型倾向于整合到19号染色体的AAVS1位点，整合后保持休眠状态，这个特性与其rep基因功能、ITR结构以及染色体特定位置的序列相关。当辅助病毒出现时，AAV基因组可以从整合位点切割下来，重新组装成病毒颗粒并进行复制。
AAV生活周期（DOI:10.31219/osf.io/ypgx4）
3. AAV的优势
宿主范围广：可高效感染分裂和非分裂细胞
组织特异性高：多种血清型和特异性启动子，联合运用不同重组酶系统，实现外源基因高特异性表达
安全性高：未发现野生型AAV对人体致病，rAAV基因组序列上去除了大部分野生型AAV基因组元件，进一步保证了安全性
免疫原性低：rAAV不带有病毒功能及结构蛋白，用于基因治疗基本不引起免疫反应
体内感染效率高：体内实验的理想选择
