ウイルスベクター
遺伝子治療は、病気の発症に関与する欠陥遺伝子を修正するための技術であり、将来的には、遺伝子治療は、重症複合免疫不全症、嚢胞性線維症、血友病Aなどの遺伝性疾患の治療法となる可能性がある。これらの疾患は、特定の遺伝子のDNA配列の変異に起因するため、遺伝子治療の臨床試験では、ウイルスベクターを利用してこれらの遺伝子の変異していないコピーを患者の体細胞に送達した。遺伝子治療の研究室での成功例は膨大な数にのぼったが、ウイルス遺伝子治療には広く使用される前に克服しなければならないいくつかの問題がある。ウイルスに対する免疫反応は、標的細胞への遺伝子の送達を妨げるだけでなく、患者に重篤な合併症を引き起こす可能性がある。1999年に行われた初期の遺伝子治療の治験では、アデノウイルスベクターを使用して治療を受けたジェシー・ゲルシンガー(英語版)氏がこれにより死亡した例がある。
ガンマレトロウイルスのような一部のウイルスベクターは、宿主の染色体上のランダムな位置にゲノムを挿入することから、宿主細胞の遺伝子機能を妨害し、癌(がん)を引き起こす可能性がある。2002年に実施された重症複合免疫不全レトロウイルス遺伝子治療の治験では、4人の患者が治療の結果として白血病を発症し、3人は化学療法後に回復した。この点、アデノ随伴ウイルスベクターは、常にヒトゲノムの同じ部位に組み込まれるため、はるかに安全で、アルツハイマー病などのさまざまな病気への応用が期待されている。
アデノ随伴ウイルス(AAV)は、ヒトや他の霊長類に感染する小型のウイルスである。AAVは現在のところ、非常に軽度の免疫反応を引き起こすが、病原性はないと言われている。AAVは分裂細胞と非分裂細胞の両方に感染可能であり、自分のゲノムを宿主細胞のゲノムに組み込むことができる。さらに、AAVはほとんどがエピソーム(英語版)のままで、染色体に組み込まれることなく複製することから、長く安定した発現を行う。これらの特徴から、AAVは遺伝子治療用のウイルスベクターとして非常に魅力的な候補となっている。ただし、AAVは最大5kbまでしか発現できず、AAVの本来の容量に比べてかなり小さい。
さらに、遺伝子治療ベクターとしての応用可能性のために、自己相補的アデノ随伴ウイルス(英語版)(scAAV)と呼ばれる改変されたAAVが開発されている。AAVが一本鎖DNAをパッケージ化し、二本鎖合成のプロセスを必要とするのに対し、scAAVは両方の鎖をパッケージ化し、それを一緒にアニーリングして二本鎖DNAを形成する。二本鎖合成を省略することにより、scAAVは細胞内での迅速な発現を可能にする。それ以外にも、scAAVはAAVと同様に多くの特性を持っている。