脑室与腰椎鞘内给药的分布差异：MALAT1反义寡核苷酸在大动物中枢神经系统的递送效率比较

《Molecular Therapy Nucleic Acids》：Comparison of MALAT1 antisense oligonucleotide distribution following intracerebroventricular and lumbar intrathecal routes of administration

本研究针对反义寡核苷酸（ASO）经腰椎鞘内（IT-L）给药难以有效递送至深部脑区的瓶颈，系统比较了脑室内（ICV）与IT-L两种给药途径在犬类模型中的分布效率。结果表明，单侧ICV给药可实现ASO的广泛双侧分布，并在深部脑区（如尾状核）实现显著优于IT-L的RNA敲降（KD），为靶向深部脑病的ASO疗法开发提供了关键实验依据。

　　

在中枢神经系统（CNS）疾病治疗领域，反义寡核苷酸（ASO）疗法展现出了巨大的潜力，例如已获批用于脊髓性肌萎缩症（SMA）的nusinersen和用于SOD1-ALS的tofersen。然而，血脑屏障（BBB）的存在严重限制了系统给药时ASO进入脑组织的效率。为了绕过这一屏障，临床上常采用将药物直接注入脑脊液（CSF）的给药方式，其中腰椎鞘内（IT-L）注射是目前较为成熟的技术。但这种方法存在一个明显的缺陷：药物在CSF中会形成浓度梯度，导致深部脑区（如尾状核、丘脑）的药物暴露量远低于皮层和脊髓区域，这对于治疗病理改变主要位于深部脑区的疾病（如亨廷顿病）而言，是一个亟待解决的难题。

面对这一挑战，一种历史更悠久、常用于输送其他治疗模态（如酶替代疗法药物cerliponase alfa）的替代途径——脑室内（ICV）给药，进入了研究人员的视野。理论上，ICV给药可能更有利于药物向深部脑区分布。然而，在ASO疗法领域，此前尚缺乏在大型动物模型中系统比较ICV与IT-L给药效果的研究。为此，由Cerebral Therapeutics和Ionis Pharmaceuticals等机构的研究人员合作，在犬类模型中进行了一项开创性的研究，旨在直接比较这两种给药途径对于MALAT1 ASO在中枢神经系统内分布及其靶向RNA敲降（KD）效率的影响。

为了开展这项研究，研究人员运用了几个关键的技术方法。研究选用比格犬作为大型动物模型，通过立体定向手术植入特制的ICV导管系统（K9ICVRx）进行ICV给药（包括单次推注、6小时和40小时输注），并通过腰椎穿刺（LP）或植入式导管进行IT-L给药。给药的ASO为靶向长链非编码RNA MALAT1的标准MOE-gapmer设计（ION-626112）。在给药14天后，研究人员通过多种技术手段评估效果：从不同CSF compartment（同侧脑室、对侧脑室、小脑延髓池、腰椎池）采集CSF样本，并使用基于LC-MS/MS的生物分析方法定量其中的ASO浓度；采集多个脑区（皮层各区域、海马、尾状核、丘脑、下丘脑等）和脊髓节段（颈、胸、腰段）的组织样本，通过免疫组织化学（IHC）染色观察ASO的组织分布，并通过qRT-PCR技术定量MALAT1 mRNA的表达水平以计算KD效率；所有统计分析均使用GraphPad Prism进行。

ICV推注给药可实现MALAT1 ASO的广泛分布和高效敲降

研究人员首先评估了不同剂量（5, 15, 25 mg）ICV推注给药的效果。结果显示，ASO在CSF各 compartments 中的浓度呈剂量依赖性增加，其中同侧脑室浓度最高。在脑组织和脊髓组织中，ASO水平也呈现剂量依赖性增长，尽管距离给药点最远的胸、腰段脊髓中ASO浓度相对较低。更重要的是，qRT-PCR分析表明，在大多数皮层区域，15 mg剂量即可达到93%-96%的近最大KD效率；在25 mg剂量下，深部脑区如尾状核、海马、下丘脑也实现了近最大KD，而丘脑的KD效率相对较低（45%）。这表明单次ICV推注能给MALAT1 ASO带来广泛的CNS分布和靶标RNA KD。

单侧ICV给药可实现双侧组织分布和RNA敲降

一个关键问题是，单侧ICV给药是否能有效覆盖对侧脑半球。研究数据给出了肯定的答案：在25 mg剂量组，ASO在前额叶皮层、海马、尾状核和小脑皮层等区域的浓度以及MALAT1 RNA的KD效率，在给药同侧和对侧半球之间均无显著差异。这证实了单侧ICV给药能够实现ASO的双侧分布和双侧生物学效应。

ICV给药参数（推注与输注）对分布和敲降影响不大

研究人员进一步探讨了给药持续时间（推注 vs. 6小时或40小时输注）是否会影响ASO的分布。结果表明，在25 mg总剂量下，不同给药时长在CSF compartments 和组织中的ASO浓度总体相似。尽管40小时输注组在尾状核的ASO水平有升高趋势，但由于样本量小（n=2）未能进行统计学验证，且相应的MALAT1 KD在各组间（包括尾状核）并无差异，推测可能是25 mg剂量已达到该组织的最大KD效应，掩盖了潜在差异。

ICV给药在深部脑区递送效率上显著优于IT-L给药

本研究最核心的发现来自于ICV与IT-L给药的直接比较。尽管在皮层脑区和脊髓区域，两种给药途径的ASO分布和MALAT1 KD效率相似，但在深部脑区出现了显著差异。ICV给药在尾状核实现了显著优于IT-L给药的RNA KD，并且在丘脑也显示出更强的KD趋势。

综上所述，本研究通过严谨的大动物实验证实，对于反义寡核苷酸疗法而言，脑室内（ICV）给药途径在实现药物向深部脑区（如尾状核）的有效递送方面，具有明显优于传统腰椎鞘内（IT-L）给药的潜力。这不仅解决了IT-L给药固有的分布梯度问题，为治疗亨廷顿病等深部脑病提供了新的思路，而且证明了单侧ICV给药即可实现双侧脑区的有效覆盖，以及推注给药的简便性可能足以满足治疗需求，这些发现对未来的临床转化具有重要指导意义。此外，该研究也成功验证了犬类作为ASO直接CSF给药“靶点”耐受性研究的大型动物模型的可行性，为替代非人灵长类动物提供了选项。该论文发表于《Molecular Therapy Nucleic Acids》，其成果为开发下一代针对中枢神经系统疾病的寡核苷酸疗法，特别是那些需要靶向深部脑结构的疗法，奠定了坚实的科学基础。研究也提示，未来需要在使用更接近临床剂量的条件下，进一步探索不同给药策略的细微差异，并评估重复给药和更长时间点下的药代动力学/药效学特征。