Plusieurs caractéristiques de l'AAV en feraient un vecteur intéressant pour l'administration in vivo de thérapies géniques⁽⁹⁾ :

• Large tropisme (capacité du virus à infecter une lignée cellulaire particulière dans le corps) via de nombreux sérotypes^(6,9)
  
• Faible immunogénicité^(6,9)
  
• Connaissances scientifiques pour la production⁽⁹⁾
  
• Non pathogène en l'absence d'un virus auxiliaire⁽¹⁰⁾
  
• Faible capacité de réplication, ne se reproduit pas dans l'organisme⁽¹⁰⁾

• L’AAV sauvage est un parvovirus monocaténaire qui nécessite une « co-infection » avec un virus auxiliaire pour se répliquer. Cet AAV comprend une enveloppe protéique qui entoure et protège l'ADN monocaténaire mesurant environ 4,8 kb⁽¹¹⁾. Cet ADN contient des cadres de lecture ouverts (une suite de codons) codant un promoteur, des protéines de réplication et celles de la capside (via les gènes rep et cap). Ils sont entourés par deux éléments de répétition terminale inversée (ITR).⁽¹¹⁾
  
  
• L’AAV recombinant (ou rAAV), à la différence de l’AAV sauvage, est dépourvu des gènes rep et cap.⁽¹¹⁾ Au lieu de cela, la cassette d'expression de l'AAV peut inclure le transgène ainsi que des éléments de régulation du gène tels que le promoteur, un terminateur de transcription (queue de polyadénylation A [Poly(A)]).⁽⁸⁾ Seules les séquences inversées répétées (ITR - Inverted Terminal Repeats) permettant d’encapsuler correctement la cassette d'expression dans l’AAV recombinant sont communes avec l’AAV sauvage^(8,9). L’AAV recombinant correspond ainsi à une nanoparticule, conçue pour traverser la membrane cellulaire et délivrer le transgène au noyau de la cellule cible.⁽¹¹⁾
  
  
• En l'absence du gène rep dans l’AAV recombinant, les transgènes entourés d'ITR peuvent former de l'ADN épisomal circulaire dans le noyau.^(11,12)

L’AAV sauvage​​​

Vecteur AAV
​​​​​​​

Comparaison de l’AAV de type sauvage et des vecteurs rAAV.
Le génome de l’AAV de type sauvage comprend des cadres de lecture ouverts codant pour les protéines de réplication et de capside (gènes rep et cap), entourés de deux répétitions terminales inversées. La co-infection d’un AAV de type sauvage et d’un virus auxiliaire entraîne une production de virus. Les vecteurs utilisés pour la thérapie génique sont des versions recombinantes de l’AAV dont la cassette d’expression ne contient pas les gènes rep ou cap. Ces gènes sont remplacés par un promoteur spécifique à la cellule, le transgène et un signal terminateur Poly(A), ce qui entraîne l’expression de la protéine thérapeutique.^(8,9)

AAV : virus adéno-associé ; TTR : répétition terminale inversée ; P : promoteur. Poly(A) : queue de polyadénylation A ; rAAV : AAV recombinant ; ADNsb : ADN simple brin.
Figure développée à partir de Pfeifer A, et al. 2001⁽¹³⁾

Afin d'optimiser le transfert de gènes par le rAAV, la capside du rAAV peut être modifiée pour améliorer la transduction, augmenter le tropisme et échapper à la réponse immunitaire de l'hôte.^(10,11) 

Quatre approches sont à l'étude et pourraient être utilisées pour modifier et optimiser la capside du rAAV :

• Conception rationnelle
Les connaissances scientifiques actuelles (y compris la compréhension de la séquence, de la structure et de la fonction) de l'AAV peuvent être utilisées pour moduler et améliorer les performances de la capside du rAAV.^(9,18) Par exemple, l'introduction de mutations ponctuelles sur les résidus de tyrosine présents sur la capside du vecteur peut diminuer la dégradation protéasomique du rAAV dans la cellule. En effet, ces mutations empêcheraient la phosphorylation des résidus de tyrosine, leur ubiquitylation ultérieure et ainsi leur dégradation médiée par le protéasome. Ces modifications pourraient augmenter ainsi l'efficacité de la transduction.⁽⁹⁾

• Évolution dirigée
Cette stratégie utilise la diversité génétique et les processus de sélection pour permettre l'accumulation de mutations bénéfiques qui améliorent la fonction du vecteur rAAV.(9) Par exemple, grâce à l'utilisation de la réaction en chaîne de la polymérase sujette aux erreurs, il est possible de générer des variants  du rAAV qui peuvent potentiellement échapper aux anticorps neutralisants.⁽⁹⁾

• Conception assistée par ordinateur
Cette approche utilise la bio-informatique ou l'intelligence artificielle pour générer des bibliothèques de nouveaux variants de capside de l'AAV, dont certains pourraient par exemple échapper à la réponse immunitaire ou encore améliorer l'efficacité de la transduction.^(9,19)

• Découverte naturelle
A l’origine, l'AAV a été isolé à partir d'une contamination de culture cellulaire. En effet,  Les sérotypes vectoriels isolés à partir de sources naturelles (humaines et non humaines) constituent des sérotypes vectorisés intéressants sur le plan clinique.(19) Par exemple, l'AAV9 a été isolé à partir de tissu hépatique humain et il a été démontré qu'il pouvait contourner la barrière hémato-encéphalique, offrant ainsi une option pour les thérapies géniques qui peuvent transduire les cellules du système nerveux central.⁽¹⁹⁾ Aussi, compte tenu de la prévalence élevée d'anticorps contre divers sérotypes d'AAV dans la population générale, l'isolement de nouvelles capsides à partir de sources naturelles non humaines pourrait offrir la possibilité de surmonter l'immunité préexistante.^{(19)​​​​​​​}​​​​​​​