|  |  |
| --- | --- |
| ค.ศ. | บทความนี้อ้างอิงคริสต์ศักราช/คริสต์ทศวรรษ/คริสต์ศตวรรษ ซึ่งเป็นสาระสำคัญของเนื้อหา  |

เทคโนโลยีชีวภาพที่ใช้ส่งยีนเข้าไปในเซลล์
**เวกเตอร์ไวรัส** (อังกฤษ: Viral vector) เป็นวิธีที่นักชีววิทยาใช้ส่งยีน (genetic material) เข้าไปในเซลล์
ซึ่งสามารถทำกับสิ่งมีชีวิตที่ยังเป็น (in vivo) หรือกับเซลล์ที่เพาะเลี้ยง (in vitro)
ไวรัสได้วิวัฒนาการจนมีกลไกพิเศษเพื่อส่งจีโนมของตนเข้าไปในเซลล์ที่ติดเชื้อ
การส่งยีนหรือวัสดุยีน (genetic material) อื่น ๆ โดยใช้เวกเตอร์เป็นกระบวนการที่เรียกว่า การถ่ายโอนยีน (transduction)
ซึ่งนักอณูชีววิทยาได้ใช้เป็นครั้งแรกในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1970
นักชีวเคมีชาวอเมริกันผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีได้ใช้ไวรัส SV40 ที่ดัดแปลงเพื่อให้มีดีเอ็นเอของไวรัสทำลายแบคทีเรีย λ (lambda phage) เพื่อส่งยีนเข้าไปในเซลล์ไตของลิงที่เพาะไว้

นอกจากจะใช้ในงานวิจัยทางอณูชีววิทยาแล้ว เวกเตอร์ไวรัสยังใช้ในยีนบำบัด (gene therapy) และวัคซีน

คุณสมบัติ
---------

แม้เวกเตอร์ไวรัสจะดัดแปลงเพื่อประยุกต์ใช้โดยเฉพาะ ๆ แต่ปกติก็มีคุณสมบัติสำคัญบางอย่างคล้าย ๆ กัน

* *ปลอดภัย* - ถึงเวกเตอร์ไวรัสบางครั้งจะทำมาจากไวรัสก่อโรค แต่ก็จะดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อลดความเสี่ยงในการจัดการไวรัส ปกติเป็นการลบ (deletion) จีโนมที่ขาดไม่ได้ในการถ่ายแบบ/การขยายพันธุ์ไวรัส (viral replication) ไวรัสเช่นนี้จึงสามารถทำให้เซลล์ติดเชื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่หลังจากเซลล์ติดเชื้อแล้ว ก็จะต้องมีไวรัสตัวช่วยอื่นเป็นผู้ให้โปรตีนที่ขาดหายไปเพื่อผลิตอนุภาคไวรัส (virion) ซึ่งเป็นเวกเตอร์ใหม่ ๆ
* *มีพิษน้อย* - เวกเตอร์ไวรัสควรมีผลทางสรีรวิทยาน้อยต่อเซลล์ที่ติดเชื้อ
* *เสถียร* - ไวรัสบางอย่างไม่เสถียรคือสามารถจัดวางจีโนมของตนใหม่ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งยังกิจที่ทำโดยใช้ไวรัสให้คาดการและทำซ้ำไม่ได้ ปกติจึงต้องหลีกเลี่ยงไวรัสเช่นนี้
* *เฉพาะเจาะจงต่อชนิดเซลล์* - เวกเตอร์ไวรัสโดยมากสร้างเพื่อทำให้เซลล์ชนิดต่าง ๆ มากที่สุดติดเชื้อ แต่บางครั้ง ก็ต้องการคุณสมบัติตรงกันข้าม หน่วยรับของไวรัส (viral receptor) สามารถดัดแปลงให้เล็งเป้าที่เซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่งโดยเฉพาะ การดัดแปลงไวรัสเช่นนี้เป็นกระบวนการ pseudotyping
* *มีตัวระบุ* - เวกเตอร์ไวรัสมักประกอบกับยีนที่ช่วยระบุว่าเซลล์ใดติดเชื้อไวรัสนั้น ยีนเช่นนี้เรียกว่า marker (ยีนส่อ) ยีนส่อที่สามัญเป็นการดื้อยาปฏิชีวนะบางชนิด เซลล์ที่ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อจึงสามารถแยกออกจากกันได้ง่าย เพราะเซลล์ที่ไม่ได้ยีนของเวกเตอร์ไวรัสก็จะไม่ดื้อยาปฏิชีวนะ จึงไม่สามารถขยายพันธุ์ในที่เพาะอันมียาปฏิชีวนะนั้น ๆ

การประยุกต์ใช้
--------------

### งานวิจัยพื้นฐาน

เวกเตอร์ไวรัสดั้งเดิมพัฒนาขึ้นเพื่อใช้เป็นทางเลือกของกระบวนการ transfection
เพื่อส่ง naked DNA
เข้าไปในเซลล์ในการทดลองทางอณูพันธุศาสตร์
เทียบกับวิธีการ transfection ธรรมดา (เช่น calcium phosphate precipitation) การถ่ายโอนยีนผ่านไวรัส (transduction) สามารถทำให้เซลล์เกือบเต็มร้อยติดเชื้อโดยไม่มีผลอย่างรุนแรงต่อความอยู่รอดของเซลล์[]
อนึ่ง ไวรัสบางอย่างรวมกลายเป็นส่วนจีโนมของเซลล์จึงทำให้ยีนของไวรัสคงอยู่ได้อย่างเสถียร

ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนสามารถให้เซลล์แสดงออกได้โดยใช้เวกเตอร์ไวรัส บ่อยครั้งเพื่อศึกษาการทำงานของโปรตีนนั้น ๆ
เวกเตอร์ไวรัสโดยเฉพาะรีโทรไวรัส (retrovirus) ซึ่งแสดงออกยีนส่อ (marker gene) อย่างเสถียรโดยเป็นยีนเช่น Green fluorescent protein (GFP) ได้ใช้อย่างกว้างขวางเพื่อ "ติดป้าย" เซลล์แล้วติดตามเซลล์และลูกหลานของมัน เช่น ในการทดลอง xenotransplantation
ที่เซลล์อันติดเชื้อไวรัสจะปลูกถ่ายให้กับสัตว์ถูกเบียน (host)

การแทรกยีน (gene insertion) ที่สามารถทำได้ด้วยเวกเตอร์ไวรัส มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าวิธีการน๊อกเอาท์ยีน (gene knockout)
แต่ถ้าต้องการลดระดับการแสดงออกของยีน (gene silencing) การแทรกยีนบางครั้งก็มีผลที่ไม่เฉพาะเจาะจงต่อยีนอื่น ๆ จึงอาจให้ผลที่ไม่แน่นอน

### ยีนบำบัด

ยีนบำบัดเป็นเทคนิคแก้ไขยีนที่ก่อโรค
ในอนาคต อาจเป็นวิธีรักษาโรคทางพันธุกรรมต่าง ๆ เช่น ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องหลายอย่างรวมกันแบบรุนแรง (SCID) ซิสติกไฟโบรซิส หรือแม้แต่ฮีโมฟิเลียชนิดเอ
เพราะโรคเหล่านี้เกิดจากการกลายพันธุ์ของลำดับดีเอ็นเอที่เข้ารหัสยีนโดยเฉพาะ ๆ ยีนบำบัดที่ทดลองได้ใช้ไวรัสเพื่อส่งยีนที่ปกติคือไร้โรคเข้าไปในเซลล์ร่างกายของคนไข้
ซึ่งแม้จะประสบความสำเร็จอย่างมาก
แต่ก็ยังต้องแก้ไขปัญหาเนื่องกับวิธีหลายอย่างก่อนจะนำมาใช้ได้อย่างทั่วไป
เช่น พบว่า การตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อไวรัสไม่เพียงขัดขวางการส่งยีนไปยังเซลล์เป้าหมาย แต่ยังสามารถสร้างภาวะแทรกซ้อนที่รุนแรงด้วย
การทดลองยีนบำบัดแรก ๆ ในปี 1999 ทำให้วัยรุ่นชายคนหนึ่งเสียชีวิตเมื่อรักษาด้วยเวกเตอร์ที่เป็นอะดีโนไวรัส

เวกเตอร์ไวรัสบางอย่าง เช่น รีโทรไวรัสแกมมา (gamma retrovirus) แทรกจีโนมของตนเข้ากับโครโมโซมของเซลล์ถูกเบียนที่ตำแหน่งอันเหมือนจะเป็นสุ่ม ซึ่งขัดขวางการทำงานปกติของยีนแล้วก่อมะเร็ง
ในการทดลองยีนบำบัดที่ใช้ไวรัสนี้เพื่อรักษาโรค SCID ในปี 2002 คนไข้ 4 คนเกิดมะเร็งเม็ดเลือดขาวโดยเป็นผลของการรักษา
แต่ 3 คนก็รักษาหายด้วยเคมีบำบัด
เวกเตอร์ที่เป็น adeno-associated virus ปลอดภัยมากกว่าในเรื่องนี้เพราะประกอบเข้ากับจีโนมมนุษย์ที่ตำแหน่งเดียวกัน และสามารถใช้กับโรคหลายอย่าง เช่น โรคอัลไซเมอร์

### วัคซีน

วัคซีนมีเวกเตอร์เป็น ๆ (live vector vaccine) เป็นวัคซีนที่ใช้ไวรัสที่ทำให้อ่อนแอด้วยสารเคมีเพื่อส่งส่วนของจุลชีพก่อโรคแล้วกระตุ้นภูมิคุ้มกันให้ตอบสนอง
ปัจจจุบันกำลังพัฒนาไวรัสที่แสดงออกโปรตีนของจุลชีพก่อโรคเป็นวัคซีนต่อต้านจุลชีพเหล่านั้น โดยมีข้อดีเช่นเดียวกับวัคซีนดีเอ็นเอ
ยีนที่ใช้ในวัคซีนนี้ปกติจะเข้ารหัสโปรตีนที่ผิวของจุลชีพก่อโรคซึ่งเป็นแอนติเจน
แล้วก็จะแทรกยีนเข้าไปในจีโนมของไวรัสที่ไม่ก่อโรคเพื่อใช้เป็นพาหะนำยีน
เมื่อไวรัสที่ไม่ก่อโรคเข้าไปในเซลล์ร่างกายแล้ว ยีนก็จะแสดงออกเป็นโปรตีน (คือเป็นแอนติเจน) ที่ผิวของเซลล์แล้วก่อการตอบสนองของภูมิต้านทาน

ตัวอย่างก็คือ วัคซีนโควิด-19 AZD1222 ของมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด/บริษัทแอสตราเซเนกา เวกเตอร์ไวรัสในกรณีนี้เป็นอะดีโนไวรัสของชิมแปนซีที่ปกติไม่ก่อโรคในมนุษย์ แล้วนำมาดัดแปลงใส่ยีนโปรตีน spike ซึ่งมีอยู่ที่ผิวของอนุภาคไวรัสโควิด SARS-CoV-2 โดยอะดีโนไวรัสจะทำให้แพร่พันธุ์ต่อไปไม่ได้ อะดีโนไวรัสนี้ใช้เป็นเวกเตอร์/พาหะส่งยีนโปรตีนของไวรัสโควิด-19 ไปที่เซลล์ของมนุษย์ซึ่งก็จะแสดงออกโปรตีนนี้ แล้วทำให้ภูมิคุ้มกันตอบสนอง ดังนั้น ถ้าคนที่ได้วัคซีนติดเชื้อโควิดต่อมา ภูมิคุ้มกันก็จะรู้จักโปรตีนของไวรัสโควิด-19 แล้วจึงตอบสนองป้องกันโรคได้อย่างรวดเร็ว

ดูเพิ่ม: อะดีโนไวรัส § วัคซีน
ลิมโฟไซต์แบบ T สามารถระบุเซลล์ที่ติดเชื้ออาศัยโปรตีนแปลกปลอมที่เซลล์ผลิต
การตอบสนองของเซลล์ T สำคัญอย่างยิ่งเพื่อป้องกันการติดเชื้อไวรัสและโรคต่าง ๆ เช่น มาลาเรีย
วัคซีนที่ใช้ไวรัสเป็นเวกเตอร์จะก่อให้เซลล์สร้างโปรตีนแปลกปลอมของจุลชีพคล้ายกับวัคซีนเชื้อตาย (attenuated vaccine) อื่น ๆ เช่น วัคซีนโปลิโอ
แต่เพราะวัคซีนไวรัสมียีนของจุลชีพเพียงแค่ส่วนเล็ก ๆ จึงปลอดภัยกว่า เช่น การติดเชื้อแบบประปรายเนื่องกับวัคซีนก็เป็นไปไม่ได้เลย

### การส่งยา

ไวรัสนก คือ canarypox สายพันธุ์หนึ่งได้ดัดแปลงเพื่อใช้ส่งโปรตีน interleukin-2 ของแมวเพื่อรักษาแมวที่มีมะเร็งเส้นใย (fibrosarcoma)

ประเภท
------

### รีโทรไวรัส

รีโทรไวรัส (retrovirus) ใช้เป็นเวกเตอร์หลักอย่างหนึ่งในยีนบำบัดปัจจุบัน
รีโทรไวรัสลูกผสม เช่น Moloney murine leukemia virus สามารถรวมยีนเข้ากับจีโนมของเซลล์ถูกเบียนอย่างเสถียร
โดยมีโปรตีนรีเวิร์สแทรนสคริปเทส (RT) เพื่อสร้างก๊อปปี้ที่เป็นดีเอ็นเอจากจีโนมที่เป็นอาร์เอ็นเอ และมีโปรตีน integrase ที่ทำให้สามารถรวมก๊อปปี้นั้นเข้ากับจีโนมของเซลล์ได้
ซึ่งได้ใช้ในการทดลองทางคลินิกที่องค์การอาหารและยาสหรัฐอนุมัติหลายงานรวมทั้งโรค X-linked severe combined immunodeficiency (SCID-X1)

เวกเตอร์ที่เป็นรีโทรไวรัสอาจแพร่พันธุ์ได้หรือไม่ได้
แบบแพร่พันธุ์ไม่ได้สามัญที่สุดในงานศึกษาต่าง ๆ เป็นไวรัสอันแทนที่ยีนซึ่งจำเป็นในการสร้างอนุภาพไวรัส (virion replication and packaging) ด้วยยีนอื่น ๆ หรือลบยีนตรงนั้นเสีย
ไวรัสเช่นนี้สามารถทำให้เซลล์เป้าหมายติดเชื้อแล้วส่งยีนเข้าไปในเซลล์ แต่ก็ไม่สามารถดำเนินการตามวิถีการสลายเซลล์ธรรมดา (lytic pathway) ซึ่งทำให้เซลล์สลายแล้วตาย

ในนัยตรงข้าม เวกเตอร์ไวรัสที่สามารถแพร่พันธุ์ได้มียีนที่จำเป็นในการสร้างอนุภาคไวรัส จึงสามารถแพร่พันธุ์ต่อไปได้เมื่อเซลล์ติดเชื้อแล้ว
เพราะจีโนมของไวรัสสำหรับเวกเตอร์เช่นนี้ยาวกว่ามาก ยีนที่สามารถแทรกเข้าไปในจีโนมจึงยาวจำกัดเทียบกับเวกเตอร์ที่ไม่สามารถแพร่พันธุ์ได้
โดยขึ้นอยู่กับเวกเตอร์ ลำดับดีเอ็นเอที่แทรกเข้าไปในไวรัสที่แพร่พันธุ์ได้ปกติจะยาวประมาณ 8-10 กิโลเบส (kB)
แม้นี่จะจำกัดลำดับจีโนมที่สามารถแทรกเข้าไปได้หลายอย่าง แต่ลำดับ Complementary DNA ต่าง ๆ ก็ยังได้

ข้อเสียหลักในการใช้รีโทรไวรัสเป็นเวกเตอร์ก็คือ เซลล์ถูกเบียนจะต้องแบ่งตัวอย่างแอ๊กถีฟเพื่อถ่ายโอนยีนของไวรัส 
ดังนั้น เซลล์ที่ปกติไม่แบ่งตัวเช่นเซลล์ประสาทก็จะทนทานไม่ติดเชื้อและไม่ถ่ายโอนยีนของไวรัส

มีความกังวลตั้งแต่ต้นว่าการกลายพันธุ์โดยแทรกยีน (insertional mutagenesis) เนื่องกับการรวมยีนไวรัสเข้ากับจีโนมของเซลล์อาจก่อมะเร็งหรือมะเร็งเม็ดเลือดขาว
ซึ่งเป็นเพียงทฤษฎีจนกระทั่งทดลองยีนบำบัดกับคนไข้ SCID-X1 10 คนโดยใช้ Maloney murine leukemia virus
มีผลเป็นคนไข้สองคนเกิดมะเร็งเม็ดเลือดขาวเพราะวัคซีนที่รวมเข้ากับจีโนมได้กระตุ้นการทำงานของยีนมะเร็งคือ LMO2 ที่อยู่ใกล้ ๆ

### เล็นทิไวรัส

การสร้างอนุภาคไวรัส (packaging) และการถ่ายโอนยีน (transduction) ของเวกเตอร์เล็นทิไวรัส **Packaging cell** = เซลล์บรรจุไวรัส ซึ่งมักใช้เซลล์มนุษย์สาย HEK 293 **Target cell** = เซลล์ที่ต้องการให้ติดเชื้อไวรัสที่เป็นเวกเตอร์

เล็นทิไวรัส (lentivirus) เป็นกลุ่มย่อยของรีโทรไวรัส
ซึ่งบางครั้งใช้เป็นเวกเตอร์ในยีนบำบัดเพราะสมรรถภาพในการรวมเข้ากับจีโนมของเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว เป็นลักษณะพิเศษของไวรัสนี้เพราะรีโทรไวรัสอื่น ๆ สามารถทำการกับเซลล์ที่กำลังแบ่งตัวเท่านั้น
จีโนมของไวรัสในรูปแบบอาร์เอ็นเอจะผ่านกระบวนการ reverse transcription
เมื่อไวรัสเข้าไปในเซลล์เพื่อสร้างดีเอ็นเอจากอาร์เอ็นเอโดยใช้เอนไซม์รีเวิร์สแทรนสคริปเทส (RT)
แล้วก็จะแทรกเข้าไปในจีโนมของเซลล์ที่ตำแหน่งสุ่ม (แต่งานศึกษาปี 2015 ก็แสดงว่า การแทรกดีเอ็นเอของไวรัสไม่ใช่ที่ตำแหน่งสุ่ม แต่จะเล็งยีนที่แอ๊กถีฟโดยสัมพันธ์กับการจัดระเบียบของจีโนม)
โดยใช้เอนไซม์ integrase ของไวรัส

ในขั้นนี้ เวกเตอร์ซึ่งเรียกว่าโปรไวรัส (provirus) จะคงอยู่ในจีโนมแล้วสืบทอดไปยังลูกหลานของเซลล์เมื่อแบ่งตัว
ยังไม่มีเทคนิคกำหนดตำแหน่งที่ไวรัสเข้ารวมกับจีโนมซึ่งอาจก่อปัญหา
เพราะโปรไวรัสอาจขัดการทำงานของยีน ทำให้ยีนมะเร็งทำงานแล้วก่อมะเร็ง ซึ่งเป็นข้อกังวลอย่างหนึ่งในการประยุกต์ใช้เล็นทิไวรัสในยีนบำบัด
แต่งานศึกษาต่าง ๆ ก็แสดงว่า เวกเตอร์เล็นทิไวรัสมีแนวโน้มน้อยกว่าในการรวมเข้ากับยีนในตำแหน่งที่อาจก่อเมื่อมะเร็งเทียบกับเวกเตอร์รีโทรไวรัสแกมมา
โดยเฉพาะก็คือ งานศึกษาหนึ่งพบว่าเวกเตอร์เล็นทิไวรัสไม่เพิ่มอุบัติการณ์เนื้องอก หรือทำเนื้องอกให้เกิดเร็วขึ้นในสายพันธุ์หนูที่มีอุบัติการณ์เนื้องอกสูง
อนึ่ง การทดลองทางคลินิกที่ใช้เวกเตอร์เล็นทิไวรัสในยีนบำบัดเพื่อรักษาเอชไอวีไม่ก่อการกลายพันธุ์ยีนหรือก่อมะเร็งที่สูงขึ้น

เพื่อความปลอดภัย เวกเตอร์เล็นทิไวรัสจะไม่มียีนที่จำเป็นในการแพร่พันธุ์ไวรัส
เพื่อผลิตเล็นทิไวรัส พลาสมิดหลายชนิดจะนำ (transfection) เข้าไปในเซลล์สร้างอนุภาคไวรัสที่เรียกว่า packaging cell line โดยปกติเป็นเซลล์ไตตัวอ่อนมนุษย์สาย HEK 293 (เซลล์ซ้ายในรูป)
พลาสมิดอย่างน้อยหนึ่งตัว (พลาสมิดซ้ายในเซลล์ซ้ายในรูป) ทั่วไปเรียกว่าพลาสมิดบรรจุ (packaging plasmid) จะเข้ารหัสโปรตีนของอนุภาคไวรัส (virion) เช่น แค็ปซิด (capsid) และรีเวิร์สแทรนสคริปเทส
พลาสมิดอีกอย่าง (พลาสมิดขวาในเซลล์ซ้ายในรูป) มีวัสดุยีนที่มุ่งหมายให้เวกเตอร์เป็นตัวส่ง 
ซึ่งถอดรหัสเป็นอาร์เอ็นเอสายเดี่ยวโดยมีเครื่องหมายเป็นลำดับยีน *ψ* (psi)
แล้วบรรจุเข้าไปในอนุภาคไวรัส (อนุภาคไวรัสนอกเซลล์ทั้งสองในรูป)

### อะดีโนไวรัส

ดูเพิ่ม: อะดีโนไวรัส
ไม่เหมือนกับเล็นทิไวรัส ดีเอ็นเอของอะดีโนไวรัสจะไม่รวมเข้ากับจีโนมของเซลล์ถูกเบียน จึงไม่แพร่พันธุ์คือไม่ถ่ายแบบเมื่อเซลล์แบ่งตัว
ซึ่งจำกัดให้ใช้ไวรัสแต่ในงานวิจัยพื้นฐาน แต่ก็ยังใช้ในการทดลองในกาย (in vitro) และนอกกาย (in vivo) ได้ด้วยเหมือนกัน
เวกเตอร์อะดีโนไวรัสโดยหลักจะใช้ในยีนบำบัดและวัคซีน
แต่เพราะมนุษย์ประสบกับอะดีโนไวรัสที่เป็นเหตุการติดเชื้อทางเดินหายใจ ทางเดินอาหาร และตาบ่อย ๆ คนโดยมากก็จะมีสารภูมิต้านทานแบบกำจัดฤทธิ์ (neutralizing antibody) ซึ่งสามารถฆ่าไวรัสก่อนเข้าไปถึงเซลล์เป้าหมาย
เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันกำลังตรวจสอบอะดีโนไวรัสที่ติดสัตว์สปีชีส์อื่น (เช่น วัคซีนโควิด-19 AZD1222) ที่มนุษย์ยังไม่มีภูมิคุ้มกัน

### Adeno-associated viruses

**adeno-associated virus** (AAV) เป็นไวรัสเล็ก ๆ ที่ทำให้มนุษย์และไพรเมตสปีชีส์อื่น ๆ ติดเชื้อ โดยมีชื่อเช่นนั้นเพราะเริ่มแรกนึกว่าเป็นสิ่งปนเปื้อนที่อยู่กับอะดีโนไวรัส
จนถึงปัจจุบัน AAV ยังไม่ปรากฏว่าทำให้ติดโรค และเป็นเหตุให้ภูมิคุ้มกันตอบสนองแบบอ่อนมาก
แต่ก็สามารถทำให้เซลล์ทั้งที่แบ่งตัวและไม่แบ่งตัวติดเชื้อ และอาจรวมเข้ากับจีโนมของเซลล์ถูกเบียน
แต่ไวรัสที่แปลงเป็นเวกเตอร์ปกติจะดำรงอยู่ในสภาพพลาสมิดที่ไม่ประกอบเข้ากับจีโนมของเซลล์ โดยยังสามารถแสดงออกโปรตีนได้ในระยะยาวอย่างเสถียร
คุณลักษณะเช่นนี้ ทำให้ AAV เป็นแคนดิเดตที่ดีเพื่อใช้สร้างเวกเตอร์ไวรัสสำหรับยีนบำบัด
แต่ก็สามารถแทรกยีนใส่ไวรัสได้เพียง 5 กิโลเบส ซึ่งเล็กมากเทียบกับจีโนมของไวรัสเอง

เพราะไวรัสสมารถใช้เป็นเวกเตอร์สำหรับยีนบำบัดได้ นักวิจัยจึงได้สร้าง AAV แปลงรูปที่เรียกว่า self-complementary adeno-associated virus (scAAV)
เพราะ AAV ดั้งเดิมประกอบด้วยดีเอ็นเองเพียงสายเดียว จึงต้องผ่านกระบวนการสังเคราะห์สายที่สอง เทียบกับ scAAV ซึ่งมีดีเอ็นเอทั้งสองสายประกอบเข้าด้วยกันผ่านกระบวนการ annealing 
เมื่อไม่ต้องสังเคราะห์ดีเอ็นเอสายที่สอง scAAV จึงยังให้เซลล์แสดงออกโปรตีนที่ต้องการได้อย่างรวดเร็ว
นอกจากนี้แล้ว scAAV ก็มีลักษณะต่าง ๆ ของ AAV ด้วย

### ไวรัสของพืช

ไวรัสที่ติดพืชสามารถแปลงเป็นเวกเตอร์ไวรัส เพื่อใช้ส่งยีนเข้าไปในเซลล์พืช
และยังเป็นแหล่งวัสดุทางชีวภาพและนาโนเทคโนโลยี
ไวรัสติดพืชรวมทั้งยาสูบคือ tobacco mosaic virus (TMV) เป็นไวรัสแรกสุดที่ได้ค้นพบ

### ลูกผสม (ไฮบริด)

เวกเตอร์ลูกผสม (เวกเตอร์ไฮบริด) เป็นเวกเตอร์ไวรัสที่ผ่านพันธุวิศวกรรมเพื่อให้มีคุณสมบัติของเวกเตอร์มากกว่าหนึ่งอย่าง
คือจะดัดแปลงไวรัสไม่ให้มีข้อเสียของเวกเตอร์ไวรัสทั่วไป ซึ่งอาจมีความจุยีนจำกัด (limited loading capacity) ก่อปฏิกิริยาของภูมิคุ้มกัน (immunogenicity) เป็นพิษต่อยีน (genotoxicity) และไม่รองรับการแสดงออกของยีนลูกผสม (transgenic expression) ในระยะยาวได้
เพราะทดแทนสิ่งที่ไม่ต้องการด้วยสมรรถภาพที่ต้องการ เวกเตอร์ลูกผสมในอนาคตอาจจะทำการได้ดีกว่าเวกเตอร์มาตรฐานในด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพการรักษาโรค

ข้อท้าทายในการประยุกต์ใช้
-------------------------

การเลือกเวกเตอร์ไวรัสเพื่อส่งยีนเข้าในเซลล์มีปัญหาหลายอย่าง
มีเวกเตอร์ไวรัสจำกัดชนิดที่ใช้เพื่อรักษาได้
ซึ่งก็ล้วนอาจทำให้ร่างกายสร้างภูมิคุ้มกันถ้าเห็นว่ามันเป็นสิ่งแปลกปลอม
เมื่อใช้แล้ว เวกเตอร์ไวรัสนี้ก็จะไม่สามารถใช้กับบุคคลนั้นได้อีกเพราะร่างกายรู้จักมันแล้ว
เช่น ถ้าวัคซีนหรือยีนบำบัดหนึ่งล้มเหลวในการทดลองทางคลินิก ไวรัสนี้จะไม่สามารถใช้สำหรับบุคคลนั้นอีกเพื่อเป็นวัคซีนหรือยีนบำบัดอย่างอื่นในอนาคต

อนึ่ง บุคคลอาจมีภูมิคุ้มกันต่อต้านไวรัสนั้นก่อนแล้วทำให้การรักษาไม่ได้ผล
แต่เพราะการเตรียมฉีดวัคซีนดีเอ็นเอเปล่า (priming) แล้วตามด้วยวัคซีนเวกเตอร์ไวรัส (boosting) พบว่า ทำให้ภูมิคุ้มกันตอบสนองอย่างเข้มแข็ง (กลไกยังไม่ชัดเจน) แม้จะมีภูมิคุ้มกันต่อเวกเตอร์ไวรัสอยู่แล้ว กลยุทธ์นี้จึงสามารถใช้แก้ปัญหานี้ได้
โดยอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายและอุปสรรคในการแจกจำหน่ายวัคซีน
ภูมิคุ้มกันที่มีอยู่แล้วก็อาจแก้ได้โดยเพิ่มขนาดวัคซีนหรือเปลี่ยนช่องทางการให้วัคซีน

จุดด้อยของเวกเตอร์ไวรัสบางอย่าง (เช่น เป็นพิษต่อยีน และแสดงออกยีนลูกผสมน้อย) อาจแก้ได้ด้วยการใช้เวกเตอร์ลูกผสม

เชิงอรรถ
--------

1. 1 2  **transfection** เป็นกระบวนการนำกรดนิวคลีอิกบริสุทธิ์เข้าไปในเซลล์ยูแคริโอตอย่างจงใจเพื่อประกอบเข้ากับโครโมโซมของเซลล์
2. ↑  **Naked DNA** เป็นดีเอ็นเอไร้ฮิสโตนที่ส่งจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งในกระบวนการถ่ายโอนยีนที่เรียกว่า transformation หรือ transfection
3. ↑  **xenotransplantation** เป็นการปลูกถ่ายเซลล์ เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะเป็น ๆ จากสิ่งมีชีวิตสปีชีส์หนึ่งให้แก่อีกสปีชีส์หนึ่ง
4. ↑  **reverse transcription** (RT) เป็นกระบวนการที่ใช้เอนไซม์รีเวิร์สแทรนสคริปเทส (RT) เพื่อสร้าง complementary DNA (cDNA) จากแบบที่เป็นอาร์เอ็นเอ ซึ่งปกติเกิดในรีโทรไวรัส แต่ก็เกิดในไวรัสอื่น ๆ ด้วย

อ้างอิง
-------

1. 1 2  Goff, SP; Berg, P (December 1976). "Construction of hybrid viruses containing SV40 and lambda phage DNA segments and their propagation in cultured monkey cells". *Cell*. **9** (4 PT 2): 695–705. doi:10.1016/0092-8674(76)90133-1. PMID 189942. S2CID 41788896.
2. ↑  "Xenotransplantation". World Health Organization.
3. ↑  Beardsley, T (February 2000). "A tragic death clouds the future of an innovative treatment method". *Scientific American*.
4. ↑  McDowell, N (2003-01-15). "New cancer case halts US gene therapy trials". *New Scientist*. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2008-10-22. สืบค้นเมื่อ 2021-01-19.
5. ↑  Hacein-Bey-Abina, S; Hauer, J; Lim, A; Picard, C; Wang, GP; Berry, CC; และคณะ (July 2010). "Efficacy of gene therapy for X-linked severe combined immunodeficiency". *The New England Journal of Medicine*. **363** (4): 355–64. doi:10.1056/NEJMoa1000164. PMC 2957288. PMID 20660403.
6. ↑  Sasmita, AO (April 2019). "Current viral-mediated gene transfer research for treatment of Alzheimer's disease". *Biotechnology & Genetic Engineering Reviews*. **35** (1): 26–45. doi:10.1080/02648725.2018.1523521. PMID 30317930. S2CID 52978228.
7. ↑  "Glossary". amfAR, The Foundation for AIDS Research. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2021-01-12. สืบค้นเมื่อ 2021-01-19.
8. ↑  
Arashkia, A; Jalilvand, S; Mohajel, N; Afchangi, A; Azadmanesh, K; Salehi-Vaziri, M; และคณะ (2020). "Severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2 spike (S) protein based vaccine candidates: State of the art and future prospects". *Reviews in Medical Virology*. **n/a** (n/a): e2183. doi:10.1002/rmv.2183. PMC 7646037.
9. ↑  
"Exeter Fellow Dr Catherine Green leads the production of a potential COVID-19 vaccine in Oxford". *Exeter College* (ภาษาอังกฤษ). 2020-04-06. สืบค้นเมื่อ 2020-04-24.
10. ↑  
"AZD1222 vaccine met primary efficacy endpoint in preventing COVID-19". *www.astrazeneca.com* (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2020-11-27.
11. ↑  "EPAR summary for the public: Oncept IL-2 (Feline interleukin-2 recombinant canary pox virus) [EMA/151380/2013 EMEA/V/C/002562]" (PDF). *European Medical Agency*. 2013.
12. ↑  Cavazzana-Calvo, M; Hacein-Bey, S; de Saint Basile, G; Gross, F; Yvon, E; Nusbaum, P; และคณะ (April 2000). "Gene therapy of human severe combined immunodeficiency (SCID) -X1 disease". *Science*. **288** (5466): 669–72. Bibcode:2000Sci...288..669C. doi:10.1126/science.288.5466.669. PMID 10784449.
13. ↑  Varmus, Harold; Coffin, John M.; Hughes, Stephen H. บ.ก. (1997). "Principles of Retroviral Vector Design". *Retroviruses*. Plainview, N.Y: Cold Spring Harbor Laboratory Press. ISBN 978-0-87969-571-2.
14. ↑  Hacein-Bey-Abina, S; F, Le Deist; Carlier, F; Bouneaud, C; Hue, C; De Villartay, JP; และคณะ (April 2002). "Sustained correction of X-linked severe combined immunodeficiency by ex vivo gene therapy". *The New England Journal of Medicine*. **346** (16): 1185–93. doi:10.1056/NEJMoa012616. PMID 11961146.
15. ↑  Hacein-Bey-Abina, S; Von Kalle, C; Schmidt, M; McCormack, MP; Wulffraat, N; Leboulch, P; และคณะ (October 2003). "LMO2-associated clonal T cell proliferation in two patients after gene therapy for SCID-X1". *Science*. **302** (5644): 415–9. Bibcode:2003Sci...302..415H. doi:10.1126/science.1088547. PMID 14564000. S2CID 9100335.
16. ↑  Marini, B; Kertesz-Farkas, A; Ali, H; Lucic, B; Lisek, K; Manganaro, L; และคณะ (May 2015). "Nuclear architecture dictates HIV-1 integration site selection". *Nature*. **521** (7551): 227–31. Bibcode:2015Natur.521..227M. doi:10.1038/nature14226. PMID 25731161. S2CID 974969.
17. ↑  Cattoglio, C; Facchini, G; Sartori, D; Antonelli, A; Miccio, A; Cassani, B; และคณะ (September 2007). "Hot spots of retroviral integration in human CD34+ hematopoietic cells". *Blood*. **110** (6): 1770–8. doi:10.1182/blood-2007-01-068759. PMID 17507662.
18. ↑  Montini, E; Cesana, D; Schmidt, M; Sanvito, F; Ponzoni, M; Bartholomae, C; และคณะ (June 2006). "Hematopoietic stem cell gene transfer in a tumor-prone mouse model uncovers low genotoxicity of lentiviral vector integration". *Nature Biotechnology*. **24** (6): 687–96. doi:10.1038/nbt1216. PMID 16732270. S2CID 8966580.
19. ↑  Lidonnici, MR; Paleari, Y; Tiboni, F; Mandelli, G; Rossi, C; Vezzoli, M; และคณะ (December 2018). "Multiple Integrated Non-clinical Studies Predict the Safety of Lentivirus-Mediated Gene Therapy for β-Thalassemia". *Molecular Therapy. Methods & Clinical Development* (ภาษาอังกฤษ). **11**: 9–28. doi:10.1016/j.omtm.2018.09.001. PMC 6178212. PMID 30320151.
20. ↑  Ramos-Kuri, M; Rapti, K; Mehel, H; Zhang, S; Dhandapany, PS; Liang, L; และคณะ (November 2015). "Dominant negative Ras attenuates pathological ventricular remodeling in pressure overload cardiac hypertrophy". *Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research*. **1853** (11 Pt A): 2870–84. doi:10.1016/j.bbamcr.2015.08.006. PMC 4715892. PMID 26260012.
21. ↑  
"Adeno- associated virus vector integration". 2010. PMID 19649989. `{{cite journal}}`: Cite journal ต้องการ `|journal=` (help)
22. 1 2  
Nussbaum, Robert L; McInnes, Roderick R; Willard, Huntington F (2015). *Thompson & Thompson Genetics in Medicine*. Canada: ELSEVIER. p. 278. ISBN 978-1-4377-0696-3.
23. ↑  McCarty, DM; Monahan, PE; Samulski, RJ (August 2001). "Self-complementary recombinant adeno-associated virus (scAAV) vectors promote efficient transduction independently of DNA synthesis". *Gene Therapy*. **8** (16): 1248–54. doi:10.1038/sj.gt.3301514. PMID 11509958.
24. ↑  
Abrahamian, Peter; Hammond, Rosemarie W.; Hammond, John (2020-06-10). "Plant Virus-Derived Vectors: Applications in Agricultural and Medical Biotechnology". *Annual Review of Virology*. **7**. doi:10.1146/annurev-virology-010720-054958. ISSN 2327-0578. PMID 32520661.
25. ↑  
Pasin, Fabio; Menzel, Wulf; Daròs, José-Antonio (June 2019). "Harnessed viruses in the age of metagenomics and synthetic biology: an update on infectious clone assembly and biotechnologies of plant viruses". *Plant Biotechnology Journal*. **17** (6): 1010–1026. doi:10.1111/pbi.13084. ISSN 1467-7652. PMC 6523588. PMID 30677208.
26. ↑  Huang, S; Kamihira, M (2013). "Development of hybrid viral vectors for gene therapy". *Biotechnology Advances*. **31** (2): 208–23. doi:10.1016/j.biotechadv.2012.10.001. PMID 23070017.
27. 1 2  
Nayak, S; Herzog, RW (March 2010). "Progress and prospects: immune responses to viral vectors". *Gene Therapy*. **17** (3): 295–304. doi:10.1038/gt.2009.148. PMC 3044498. PMID 19907498.
28. ↑  
Zhou, HS; Liu, DP; Liang, CC (November 2004). "Challenges and strategies: the immune responses in gene therapy". *Medicinal Research Reviews*. **24** (6): 748–61. doi:10.1002/med.20009. PMID 15250039. S2CID 17622444.
29. ↑  Crommelin, DJ; Sindelar, RD; Meibohm, B (2008). *Pharmaceutical Biotechnology: Fundamentals and application*. London: Taylor & Francis. ISBN 978-1420044379.
30. ↑  Yang, ZY; Wyatt, LS; Kong, WP; Moodie, Z; Moss, B; Nabel, GJ (January 2003). "Overcoming immunity to a viral vaccine by DNA priming before vector boosting". *Journal of Virology*. **77** (1): 799–803. doi:10.1128/JVI.77.1.799-803.2003. PMC 140625. PMID 12477888.
31. ↑  Pandey, A; Singh, N; Vemula, SV; Couëtil, L; Katz, JM; Donis, R; และคณะ (2012). Subbiah, Elankumaran (บ.ก.). "Impact of preexisting adenovirus vector immunity on immunogenicity and protection conferred with an adenovirus-based H5N1 influenza vaccine". *PLOS ONE*. **7** (3): e33428. Bibcode:2012PLoSO...733428P. doi:10.1371/journal.pone.0033428. PMC 3303828. PMID 22432020.

แหล่งข้อมูลอื่น
---------------

* Torashima, T.; Koyama, C.; Higashida, H.; Hirai, H. (2007). "Production of neuron-preferential lentiviral vectors". *Protocol Exchange*. doi:10.1038/nprot.2007.89.
* Okada, Y.; Ikawa, M. (2007). "Placenta specific gene manipulation by transducing zona-free blastocyst using lentiviral vector". *Protocol Exchange*. doi:10.1038/nprot.2007.62.
* Fry, JW; Wood, KJ (1999-06-08). "A comparison of vectors in use for clinical gene transfer". *Expert Reviews in Molecular Medicine*.