AAV介导的肌肉靶向递送BDNF与GAS6延缓SOD1G93A ALS小鼠疾病进程的机制研究

《Gene Therapy》：AAV-mediated BDNF and GAS6 muscle delivery delays disease onset in SOD1G93A ALS mice

本刊推荐：为应对肌萎缩侧索硬化（ALS）治疗中神经营养因子递送效率低、靶向性差等难题，研究人员开展了基于AAV载体肌肉特异性表达BDNF（脑源性神经营养因子）与GAS6（生长停滞特异性蛋白6）的基因治疗研究。结果表明，该策略可显著延缓SOD1G93A ALS小鼠的疾病发作、减缓运动功能恶化并保护脊髓运动神经元，虽未显著延长生存期，但为ALS的靶向治疗提供了新思路。

当运动神经元逐渐凋亡，患者会像被无形的绳索束缚般失去对肌肉的控制——这就是肌萎缩侧索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）的残酷现实。作为一种进行性神经退行性疾病，ALS导致大脑和脊髓中的运动神经元死亡，目前全球发病率约为每年10万人中2例，患者中位生存期仅3-5年。更棘手的是，90-95%的病例为散发性ALS（sALS），病因不明；而家族性ALS（fALS）虽与SOD1、C9orf72等30余个基因突变相关，但基因异质性使得靶向治疗开发举步维艰。

传统神经营养因子疗法曾带来希望，例如脑源性神经营养因子（Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF）可通过激活酪氨酸受体激酶B（Tyrosine Receptor Kinase B, TRKB）支持运动神经元存活。然而临床实践中，BDNF因组织渗透性差、半衰期短等问题，在III期临床试验中折戟沉沙。同样，生长停滞特异性蛋白6（Growth Arrest-Specific 6, GAS6）作为TYRO3受体的配体，虽在调控髓鞘修复和神经炎症中展现潜力，但其在ALS治疗中的应用尚未被探索。

为突破递送瓶颈，罗格斯大学周仁平团队创新性地采用肌肉组织作为“生物工厂”，通过腺相关病毒（Adeno-Associated Virus, AAV）载体PHP.eB搭载肌肉特异性启动子P_mus7，实现BDNF与GAS6的长期定位表达。该研究发表于《Gene Therapy》，系统评估了双途径注射（静脉+肌肉）策略对SOD1^G93A ALS小鼠模型的治疗效果。

关键技术方法概述

研究采用AAV-PHP.eB血清型载体，构建含肌肉特异性启动子P_mus7的BDNF-HA和GAS6-FLAG表达载体。通过体外C2C12成肌细胞分化模型验证蛋白表达与分泌效率。对6周龄SOD1^{G93A转基因小鼠（来源：杰克逊实验室）采用静脉（眶后注射1×1012 vg）联合双侧后肢股四头肌注射（各0.5×1012 vg）策略。通过神经功能评分（Neurological Score, NS）、转棒实验、脊髓运动神经元计数及ELISA蛋白检测等多维度评估治疗效果。}

研究结果

疾病发作延迟

BDNF与GAS6治疗均显著推迟疾病发作，且存在性别差异：雌性小鼠获益更显著。BDNF组雌鼠神经功能评分（NS）发作时间延迟至129.3天（对照组103.2天，p<0.001），体重下降起点推迟至127天（对照组114.5天）；GAS6组雌鼠NS发作延迟至127天（p<0.0001），体重下降延迟至131.8天。雄鼠仅NS发作显著延迟（BDNF组120.5天 vs 对照组110.1天），体重改善未达统计学意义。

疾病进展减缓

BDNF治疗显著减缓雌雄小鼠NS恶化速度（p<0.01），且雌鼠转棒运动能力明显提升（p<0.05）。GAS6虽延缓NS进展（p<0.05），但转棒性能未显著改善。提示BDNF对运动协调性的保护作用更强，而GAS6可能主要通过抗炎或髓鞘修复机制起作用。

运动神经元保护

胆碱乙酰转移酶（ChAT）染色显示，治疗组小鼠腰椎脊髓运动神经元损失显著减少。疾病中期（115天），BDNF组每腹角保留7.8个运动神经元（对照组6.3个，p<0.05）；终末期BDNF与GAS6组分别保留4.3个和5.3个神经元（对照组仅2.6个，p<0.01），证实神经营养因子直接延缓了神经元退变。

蛋白表达动态监测

ELISA检测发现，治疗蛋白在肌肉组织中表达量随疾病进展逐渐下降，终末期尤为明显。可能与晚期肌肉萎缩导致“生物工厂”功能衰退有关，这或许是未能显著延长生存期的关键因素之一。

结论与展望

本研究首次证实肌肉靶向表达GAS6对ALS具有治疗潜力，同时优化了BDNF的递送策略。尽管生存期未显著延长，但疾病发作延迟、运动功能改善与神经元保护效应已具临床转化价值。性别差异性反应提示需个性化治疗策略，而表达量随病程下降的问题则指向启动子稳定性或给药方案的优化空间。该策略为散发性ALS的广谱治疗提供了新范式，也为神经营养因子疗法的精准递送开辟了新路径。