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在基因治疗中，AAV 载体面临着人体预存中和抗体（NAbs）的挑战。为解决这一问题，研究人员开展了对 AAV9 载体治疗后抗体反应的结构特征研究。结果发现关键表面氨基酸残基，构建出能逃避免疫的 AAV9 capsid 变体，有望拓展患者群体。
基因治疗作为一种新兴的治疗手段，为众多疑难病症带来了新的希望，其中腺相关病毒（Adeno - associated virus，AAV）凭借其独特优势，成为了基因治疗领域的明星载体。AAV 具有非致病性，能在多种细胞和组织类型中包装并表达治疗基因，可实现对单基因疾病的长期矫正，在众多临床试验中表现出色，已有 8 种基于 AAV 的生物制剂获批上市，如治疗脊髓性肌萎缩（Spinal Muscular Atrophy，SMA）的 Zolgensma（一种基于 AAV9 的疗法）。
然而，AAV 载体在临床应用中却遭遇了严重的阻碍。大量人群体内存在预存中和抗体（Neutralizing Antibodies，NAbs），这些抗体源于人体先前对自然循环 AAV 的接触，主要靶向 AAV 的衣壳，会导致载体失活，使治疗效果大打折扣。正因如此，那些体内抗体滴度超过规定阈值的患者，往往被排除在 AAV 介导的基因治疗之外，这极大地限制了基因治疗的适用范围。
为了突破这一困境，来自美国佛罗里达大学（University of Florida）、澳大利亚悉尼儿童医院网络（Sydney Children’s Hospitals Network）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为 AAV 介导的基因治疗带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。在样本方面，收集了儿科患者和健康成人对照的血液样本，用于后续分析。在结构解析上，采用高分辨率冷冻电镜（cryo - electron microscopy，cryo - EM）技术，对 AAV9 载体与抗体的复合物进行结构研究；同时结合定点突变（Site - directed mutagenesis）技术构建 AAV9 capsid 变体，并通过多种实验检测其性能。
研究结果
- 传统重建方法的局限性与局部重建的优势：研究人员收集了 AAV9 capsid - 抗体复合物的高分辨率 cryo - EM 数据，利用标准的三维重建协议（施加二十面体对称）进行处理。结果发现，在二十面体对称平均重建中，位于对称轴附近的 Fabs（抗原结合片段，Fragment antigen binding）密度模糊，无法有效构建模型。而采用局部重建（Localized reconstruction）方法结合对称性松弛，成功解析了靠近对称轴的 Fabs 结构，为后续研究奠定了基础。
- Fabs 的结合模式与特征：通过局部重建得到的原子模型，研究人员对 Fabs 与 AAV9 capsid 的结合模式进行了详细分析。发现结合到 2 - 折叠轴的 16 个 Fabs 可分为 4 个不同的结构组，各有独特的结合方式；3 - 折叠结合的 Fabs（如 Fab1 - 1 和 Fab3 - 4）在 3 - 折叠区域的位置和结合方式存在差异；5 - 折叠结合的 Fabs（Fab1 - 6 和 Fab2 - 7）也表现出不同的结合行为。此外，还明确了 Fabs 与 AAV9 capsid 的接触位点，以及 Fabs 诱导的 AAV9 capsid 构象变化。
- AAV9 capsid 变体的构建与性能：基于结构数据，研究人员对 AAV9 capsid 进行工程改造，通过定点突变引入氨基酸替代，构建出具有抗体逃逸表型的 AAV9 capsid 变体（如 hAEV5 和 hAEV6）。这些变体在体外和体内实验中表现出对多种 mAbs（单克隆抗体，Monoclonal antibodies）的逃逸能力。例如，hAEV5 能逃避 17 种 mAbs 的识别，hAEV6 - Q588R 可逃避 18 种 mAbs 的识别。同时，研究还发现这些变体在转导效率、生物分布等方面具有不同的特性。
研究结论与讨论
该研究通过高分辨率 cryo - EM 技术，深入解析了 AAV9 载体治疗后人体产生的中和抗体与 AAV9 capsid 的相互作用，确定了关键的结合位点和氨基酸残基。在此基础上构建的 AAV9 capsid 变体，具有逃避多种中和抗体的能力，有望将先前因预存抗体而被排除在治疗之外的患者纳入治疗范围，甚至为需要再次给药的患者提供治疗可能。这一研究成果为 AAV 介导的基因治疗开辟了新的方向，为更多患者带来了希望。
然而，目前的研究仍存在一些不足。虽然构建的 capsid 变体在一定程度上提高了对抗体的逃逸能力，但仍无法完全避免所有抗体的中和作用。未来的研究需要进一步优化 capsid 变体，提高其转导效率和特异性，以更好地满足临床需求。此外，还需要深入研究这些变体在体内的长期安全性和有效性，为基因治疗的临床应用提供更坚实的理论基础和实践依据。
