AAV是广泛应用于基因治疗的递送载体,AAV衣壳蛋白的改造有利于确保目的基因安全、有效地递送至人体内,这也是解决基因治疗行业技术瓶颈的重要途径之一。赛业通过深度学习建立了可预测的AI模型,以高效筛选用于基因治疗药物多目标性的AAV突变体,可实现大脑靶向、全眼表达能力、眼部穿透力等多部位靶向预测。相比于传统定向进化,AI辅助筛选AAV完成了多维度突破,即:文库容量从有限到无限;数据挖掘从有限到无限;筛选次数从多次到一次。

基于人工智能辅助开发AAV突变体的AI-AAV平台优势,赛业发起“AAV创新100计划”,面向神经、眼科等多个研究领域,开发超100条AAV新衣壳序列的基因治疗载体。我们希望借此与全球科研机构/企业合作,将AI筛选的创新型AAV突变体技术优势与合作伙伴在非人灵长类动物(NHP)模型上的项目验证结合起来,共同开发安全、高效且适合临床的基因治疗载体。欢迎拨打400-680-8038或邮件至info@oricellbio.cn或点击侧边栏在线咨询联系我们。

AAV创新100计划
研究人员仅需支付少量费用即可获得新型AAV衣壳序列的50% IP,并免费获得足量病毒进行NHP实验验证。
若NHP体内验证结果有效,研究人员可选择购买剩余50% IP
若NHP体内验证失败,我们可以再免费提供一定量的病毒包装服务
加入「AAV创新100计划」
韩蓝青 赛业董事长
“我们相信,凭借专业的AI引导的基因治疗载体设计与筛选技术服务平台,可以实现高效快速定制化的高产量、高组织靶向性等多目标维度的AAV载体,满足基因治疗产业对高效快速低成本筛选合适的AAV载体需求,助力提高以AAV作为递送载体的基因治疗药物的成药性。”
共同验证,共享权益——赛业可以提供
每个客户独一无二的新型AAV衣壳序列(以AAV2或AAV9为骨架的新变体),拥有自主知识产权
确保AAV变体的病毒产量可满足动物实验以及工业化生产
相较于全球范围内的top序列,确保我们的AAV变体在小鼠体内的感染效果可以做到相似甚至更好,如AAV2.7MB、AAV9.phpeB或其他由客户指定的对照病毒
衣壳序列以及验证数据可经第三方机构检验
AI辅助筛选的创新型AAV病毒变体
AAV-Brain病毒变体
AAV-Eye病毒变体

通过AI筛选后的AAV9病毒变体PM167、PM170在C57BL/6J小鼠模型中以较低剂量进行尾静脉注射,数据显示其对各神经相关组织的感染能力强,能高效转导中枢神经系统,同时负靶向肝脏,适用于各类神经疾病的基础和应用研究。

组别 病毒名称 大脑各区域表达能力 订购
海马 皮层 胼胝体 中脑 脊髓 肝脏
野生型对照 AAV9 1 1 1 1 1 1
阳性对照 AAV9.phpeB 13.2 17.3 12.8 20.2 18.7 0.16
创新型AAV9病毒变体1 PM167 18.5 19.2 16.4 23.2 24.4 0.25
创新型AAV9病毒变体2 PM170 8.6 13.2 5.9 25.3 19.7 0.14

通过AI筛选后的AAV2病毒变体PM077、PM021、PM054在C57BL/6J小鼠中进行玻璃体腔注射,数据显示病毒变体对眼睛的感染能力强,适用于各类眼底疾病的基础和应用研究。

组别 病毒名称 视网膜后层穿透力 全眼表达能力 订购
野生型对照 AAV2-WT 0 1
阳性对照 AAV2.7M8 1 2
创新型AAV2病毒变体1 PM077 3 10
创新型AAV2病毒变体2 PM021 1.5 12.5
创新型AAV2病毒变体3 PM054 10 15
验证数据
AAV9病毒变体
AAV2病毒变体
1. 高靶向中枢神经系统

赛业搭建的AI平台通过整合大数据、云计算、机器学习等多个技术优化AAV9衣壳蛋白,得到大量的候选变体,结果显示预测的中枢神经系统靶向性数据(图1)可信度高,PearsonR高达0.843。

图1. 中枢神经系统感染效率预测

从AI预测的序列中挑选Top序列进行单个验证,在小鼠体内尾静脉注射(5E11vg/只)后21天检测。活体成像结果显示(图2)Top序列在脑内高度富集,其中PM167脑内表达的Luc信号强度约为PHP.eB的2倍,PM170脑内表达的Luc信号强度约为PHP.eB的1.5倍。

图2. 体内验证大脑感染效率(活体成像, Luc)

为了进一步探究Top序列在中枢神经系统不同区域的分布情况,又在小鼠体内尾静脉注射(5E11vg/只)后21天检测。冰冻切片结果显示(图3)PM167在各个脑区(皮层、胼胝体、海马、中脑)以及脊髓的绿色荧光蛋白信号均显著高于PHP.eB,PM170在胼胝体以外的各个脑区以及脊髓的绿色荧光蛋白信号也均高于PHP.eB。

Cortex
Corpus callosum
Hippocampus
Midbrain
Spinal cord
 
图3. 体内验证大脑和脊髓感染效率
(冰冻切片EGFP)

 

2. 负靶向肝脏

赛业搭建的AI平台通过整合大数据、云计算、机器学习等多个技术优化AAV9衣壳蛋白,得到大量的候选变体,结果显示预测的肝脏靶向性数据(图4)可信度高,PearsonR高达0.884。

图4. 肝脏感染效率预测

从AI预测的序列中挑选Top序列进行单个验证,在小鼠体内尾静脉注射(5E11vg/只)后21天检测。活体成像结果显示(图5)PM167肝脏负靶向性显著优于PHP.eB,PM170肝脏负靶向性显著优于AAV9野生型(WT),略高于PHP.eB。

图5. 体内验证肝脏感染效率(活体成像-Luc)

在小鼠体内尾静脉注射(5E11vg/只)后21天检测,冰冻切片结果显示(图6)PM167在肝脏的绿色荧光蛋白信号显著低于PHP.eB,PM170在肝脏的绿色荧光蛋白信号略高于PHP.eB,但仍显著低于AAV9野生型(WT)。

图6. 体内验证肝脏感染效率(冰冻切片EGFP)

利用赛业AI-AAV平台,通过构建高库容突变体质粒文库、包装病毒文库、NGS测序,搭建DualConvLSTM网络构建AAV2产量预测模型,经在测试集上验证模型可信度较高,相关性已达Pearson=0.929,Spearman=0.859(图7);AI构建的视网膜靶向性模型,在测试集上相关性达Pearson=0.874,Spearman=0.871(图8)。

图7. 产量预测模型在测试集上的相关性
图8. 视网膜靶向性模型在测试集上的相关性

利用产量模型和视网膜靶向性AI模型预测产量和表达能力综合评分高的变体,挑选Top序列,构建RC突变体质粒与AAV2野生型质粒、7M8质粒分别包装Luciferase病毒,经病毒包装、纯化、QPCR滴度检测,3个变体的产量均高于AAV2和AAV2.7M8,其中PM054产量最高为AAV2的3.48倍,PM021和PM077产量分别是AAV2的1.5倍和2.01倍。

图9. AI预测AAV2变体的真实病毒产量(三质粒贴壁293系统)

将包装的Luciferase病毒玻璃体腔注射小鼠,注射剂量为3E+9vg/只眼,3W后通过活体成像和化学发光法检测Luciferase表达情况。活体成像(图10)显示,3个变体Lucifersae信号强度均高于AAV2和AAV2.7M8。为了对其进行更准确的定量,处死小鼠摘取眼球,匀浆后进行化学发光检测,PM054变体Lucifersae表达量最高,为AAV2的15倍,PM021和PM077分别为AAV2的12.5倍和10倍。

图10. 体内验证全眼表达能力(活体成像)
图11. 体内验证全眼表达能力(化学发光)

为了进一步验证变体体内感染效果并探究感染的细胞类型,包装EGFP病毒,玻璃体腔注射小鼠(3E+9vg/只眼),3W后通过活荧光眼底拍照检测EGFP整体表达情况,摘取眼球进行病理检测。眼底拍照结果(图12)显示,PM054的GFP信号最强,3种变体荧光信号均显著高于AAV2和AAV2.7M8。

图12. 体内验证全眼感染能力(眼底拍照)

对眼球冰冻切片进行DAPI染色,结果显示,3种突变体的感染范围均大于AAV2-WT和AAV2.7M8,其中PM021和PM054几乎可以感染整圈视网膜区域。从感染层次看,AAV2-WT仅感染RGC层细胞,AAV2.7M8具有一定的穿透能力,可穿透至视网膜后层感染少量的视神经细胞。3种变体穿透能力均强于AAV2-WT和AAV2.7M8,能感染视网膜从RGC到PRC的各层细胞,其中PM054对视神经细胞的感染率和表达效果最好,感染视网膜后层的能力约为AAV2.7M8的10倍。

图13. 体内验证全眼表达能力及视网膜后层穿透能力
平台优势
AI人工智能加持
利用自主研发的AI技术和湿实验(wet lab)方法,能快速设计出高靶向、高表达、高产量的AAV衣壳,降低实验试错成本。
丰富的病毒库
目前已拥有5个神经相关、6个眼科相关的变体文库,以及多种组织特异性启动子现货载体可供选择,病毒交付快至2周。
验证数据稳定
病毒由内部技术团队在体外细胞及小鼠体内进行感染效果的验证,其特异性和转导效率拥有充分保障。
综合服务
从AI辅助筛选的创新型AAV病毒包装,再到下游的有效性评价,均可由基因治疗CRO服务平台提供支持,确保在同一体系下项目研究数据的连贯性。
更多推荐