神經(jīng)障礙是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病的統(tǒng)稱，包括癲癇、阿爾茨海默病、中風(fēng)、偏頭痛、帕金森病、神經(jīng)感染、腦腫瘤、顱腦創(chuàng)傷造成的神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷性疾病以及由營養(yǎng)不良造成的神經(jīng)障礙。細(xì)菌、病毒、真菌以及寄生蟲感染也可能會影響神經(jīng)系統(tǒng)。據(jù)WHO統(tǒng)計，全球有數(shù)億人受到神經(jīng)障礙疾病影響。每年有超過600萬人因中風(fēng)死亡，其中80%以上的死亡發(fā)生在低收入和中等收入國家；有5000多萬人患有癲癇；有4750萬癡呆病人，并且每年有770萬新發(fā)病例，其中阿爾茨海默病是最為常見的癡呆病因。全球偏頭痛患病率在10%以上。
基因療法為人類治愈遺傳性疾病或難治性疾病提供了新的治療方案。該構(gòu)想起始于1990年代，目的是將遺傳物質(zhì)引入細(xì)胞內(nèi)，以補(bǔ)償或糾正異?；?。換句話說就是若某個基因發(fā)生突變之后，導(dǎo)致了機(jī)體功能的不正常，應(yīng)用基因治療后，引入的基因代替行使突變基因功能，使機(jī)體恢復(fù)正常。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，基因療法日漸成熟，安全性與藥物遞送效率大大提高，已有多款藥物進(jìn)入臨床試驗。
腺相關(guān)病毒(Adeno-associated viral，AAV)是基因療法中常用的載體。AAV屬于細(xì)小病毒科，是一種25nm大小的病毒，它由無包層的二十面體組成衣殼(蛋白質(zhì)殼)組成，內(nèi)部含有4.7 kb的線性單鏈DNA。AAV通常寄居在1-3歲兒童身上，一般不會對人體產(chǎn)生不良影響，但在暴露情況下，機(jī)體會做出免疫應(yīng)答。臨床前數(shù)據(jù)表明：AAV對治療神經(jīng)障礙疾病有著一般藥物不可復(fù)制的優(yōu)勢。初級臨床試驗表明，AAV對帕金森病與脊髓性肌萎縮有著很好的安全性與很強(qiáng)的治療效力。
第一種血清型AAV被發(fā)現(xiàn)于1960年代，目前發(fā)現(xiàn)有8種AAV寄生在人體內(nèi)，其中AAV2寄生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，其他血清型(如AAV1、AAV5、AAV9、AAVrh.10與AAV-DJ8)則廣泛分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞之間，通過注射給藥后，發(fā)現(xiàn)這些類型的AAV在腦實質(zhì)內(nèi)(IPa)、脊髓鞘內(nèi)(IT)、側(cè)腦室(ICV)與腦池內(nèi)有高濃度的分布。由于不同AAV衣殼作用的靶點(diǎn)不一樣，若不加考慮地隨意用AAV衣殼，勢必會影響藥物的效力，也可能增加不良反應(yīng)。
目前，常用的改造方法為定向改造。該方法是迄今為止最成功的改造AAV衣殼性質(zhì)的方法。應(yīng)用定向進(jìn)化的第一步是產(chǎn)生高度多樣化的衣殼文庫。通過同源性的重組和改組、多肽插入等方法產(chǎn)生新的衣殼。這個步驟成功的關(guān)鍵是產(chǎn)生該衣殼的特定“說明書”(即cap基因DNA序列)，之后通過體內(nèi)與體外實驗，篩選需要的衣殼。
選擇合理的衣殼之后，要對AAV靶向的組織與細(xì)胞進(jìn)行選擇，不同類型的AAV載體有不同的靶點(diǎn)，如AAV2亞型在進(jìn)入體內(nèi)后主要分布在腦實質(zhì)， AAV1、AAV5、 AAV8、 AAV9則主要在轉(zhuǎn)導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞中富集，而AAV4主要集中在側(cè)腦室，所以針對不同的疾病與部位，要選擇不同的AAV亞型。
定向改造AAV衣殼示意圖
在基因治療中，有三種常用的方式用于治療。它們分別為編碼抗體、基因編輯與基因沉默。
抗體對多種疾病具有很好的療效，但對與神經(jīng)系統(tǒng)疾病，尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病來說，抗體卻束手無策。最主要原因是因為它們很難透過血腦屏障進(jìn)入病變部位，難以發(fā)揮療效。進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對AAV卻不是什么難事。將二者結(jié)合，是一個很巧妙的方式，這樣可以最大程度地增加藥物利用率。最近的研究表明，應(yīng)用AAV rh.10搭載磷酸化tau單克隆抗體治療突變型tau轉(zhuǎn)基因小鼠，可以顯著減少小鼠病變發(fā)生率。
基因編輯是未來基因治療中最有潛力的技術(shù)，鋅指蛋白（ZFP）轉(zhuǎn)錄因子與CRISPR–Cas技術(shù)可以調(diào)節(jié)基因的內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄與編輯基因、RNA等。ZFP的優(yōu)點(diǎn)在于它本身基因序列很短，且與人類內(nèi)源性蛋白類似。一種基于ZFP的基因編輯技術(shù)的，將IDS基因插入MPSII活性白蛋白基因座的療法，已進(jìn)入臨床試驗階段。
基因沉默是指利用RNAi技術(shù)誘發(fā)的基因沉默現(xiàn)象，其機(jī)制是通過阻礙特定基因的轉(zhuǎn)錄翻譯來抑制基因表達(dá)。RNAi是一種天然的生物學(xué)過程，通常長度為19-21個核苷酸的小干擾RNA（siRNA）可以靶向mRNA的序列，導(dǎo)致特異性降解，使相應(yīng)蛋白質(zhì)的表達(dá)降低。臨床試驗表明，RNAi可以通過合成的siRNA可以有效地抑制靶基因，且具有良好的耐受性。
藥物傳遞在AAV的治療中發(fā)揮重要作用，AAV的藥物傳遞方式主要為直接CNS傳遞，包括腦實質(zhì)傳遞、鞘內(nèi)，腦室和皮下傳遞、靜脈注射、肌肉注射等。最初治療CNS疾病的基因治療就是利用AAV載體繞過血腦屏障直接進(jìn)入腦實質(zhì)中，多個臨床試驗證明，該方法是安全的。而相較于腦實質(zhì)給藥，鞘內(nèi)，腦室給藥方式將會降低藥物在組織中濃度，使藥物分散在多個組織器官中。靜脈注射是很有潛力的一種遞送方式，有研究稱，靜脈注射AAV9可穿過血腦屏障，并轉(zhuǎn)導(dǎo)新生小鼠的小鼠神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)。肌肉可以作為AAV載體貯存庫，肌肉注射之后緩慢釋放，從而延長給藥時間并減少給藥次數(shù)。
基于AAV載體的基因治療是目前發(fā)展最快的、最有潛力的一種療法，它的出現(xiàn)，給神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來新的希望。AAV載體可以靶向神經(jīng)系統(tǒng)多個部位，且在靶向部位高度富集，有利于治療疾病，并降低不良反應(yīng)。目前已有治療帕金森癥、AADC缺乏癥的基因治療藥物處在臨床試驗之中，相信不久的將來會有基因治療藥物改變?nèi)鄙儆行幬锏木置妗?/span>
參考資料：
1.Gene therapy comes of age
2.Gene therapy for neurological disorders:progress and prospects
