AAV 게놈의 최대 크기 제한은 얼마입니까? 크기 제한을 초과하면 어떻게 됩니까?

AAV 게놈의 최대 크기 제한

일반적으로 AAV 벡터의 최대 포장 용량은 약 4.7 – 5.0 kb(킬로베이스)입니다. 이는 AAV의 단백질 캡시드(Capsid)가 물리적으로 수용할 수 있는 한계치입니다.

• 이상적인 크기: 약 4.7kb 이하

• 절대적 한계: 약 5.0kb (이를 초과하면 효율성이 극적으로 떨어짐)

이 크기 제한은 AAV 벡터가 삽입하고자 하는 전장 유전자( promoter + cDNA + polyA signal 등)의 전체 크기를 의미합니다.

크기 제한을 초과하면 어떻게 되나요?

크기 제한(약 5.0kb)을 초과하는 큰 유전자를 AAV 벡터에 무리하게 삽입하려고 하면 몇 가지 심각한 문제가 발생합니다.

1. 포장 효율의 급격한 감소

• 가장 큰 문제입니다. AAV 캡시드가 유전체를 효과적으로 포장하지 못해, 생산되는 바이러스 역가(Viral Titer)가 극히 낮아집니다. 실험적으로 사용하기 어려운 수준이 될 수 있습니다.

2. 불완전/결실 게놈의 생성

• 초과된 부분이 무작위로 잘리거나 삭제되어 크기가 작은, 불완전한 AAV 게놈이 포장됩니다. 이들은 목표 유전자를 발현하지 못하므로, 치료 효능이 없거나 예측 불가능한 결과를 초래할 수 있습니다.

3. 전달 효율 및 발현 감소

• 운 좋게 포장되어 세포에 전달되더라도, 과도하게 큰 유전체는 AAV의 특성상 세포 핵 안에서 이중가닥 DNA로 변환되는 과정에 문제를 일으켜 유전자 발현 효율이 현저히 낮아질 수 있습니다.

크기 제한을 극복하기 위한 전략

큰 유전자를 AAV로 전달해야 할 경우, 다음과 같은 다양한 전략을 사용합니다.

1. 최소 필수 요소 사용 (가장 일반적)

• 더 작은 프로모터(예: 합성 프로모터, 조직 특이적 프로모터)를 사용합니다.

• cDNA의 불필요한 부분을 제거하거나, 인트론을 최소화합니다.

• 더 짧은 폴리아데닐화 신호를 사용합니다.

2. 이중-벡터 시스템 (Dual-Vector Systems)

큰 유전자를 두 개(또는 그 이상)의 AAV 벡터에 나누어 포장한 후, 세포 내에서 다시 조립되도록 하는 고급 기술입니다. 주요 방식으로는:

• 트랜스-스플라이싱 (Trans-splicing): 유전체를 5′ 부분과 3′ 부분으로 나눕니다.

• 오버랩핑 (Overlapping): 두 벡터가 일부 중복 서열을 공유하여 상동 재조합을 유도합니다.

• 혼합 방식: 위 두 방식을 결합한 방식이 가장 효율이 높은 것으로 알려져 있습니다.

3. 미니 유전체 활용

• 유전자의 기능을 유지하는 가장 핵심적인 부분만을 선택하여 크기를 줄인 ‘미니-유전자’ 또는 ‘마이크로-유전자’를 구성합니다.