常见AAV基因治疗载体在人脑组织中的非选择性转导特性及其临床优化意义

这篇研究通过离体人脑组织模型，揭示了临床常用腺相关病毒(AAV)载体(如AAV2/AAV9)存在广泛的非细胞选择性转导现象。采用免疫荧光和单核RNA测序(snRNA-seq)技术，发现PHP.eB/PHP.S转导效率最高(55%)，而AAV5最低(<20%)。研究建立了人脑器官切片培养系统，为优化AAV衣壳靶向性提供了重要筛选平台，强调需基于人源组织开发精准基因递送工具。

　　

引言
随着CRISPR基因编辑和光遗传学等分子工具的发展，精准递送治疗序列至特定脑细胞成为治疗神经系统疾病的关键。腺相关病毒(AAV)作为临床最常用的基因治疗载体，其靶向性主要依赖衣壳蛋白与细胞膜受体的相互作用。然而既往研究多基于动物模型，与人类存在显著物种差异。本研究首次建立离体人脑器官切片模型，系统评估14种AAV载体(包括FDA批准的AAV2/AAV9)在活体人脑组织中的转导特性。

方法创新
采用神经外科手术获取的癫痫和肿瘤周边正常皮层组织，通过振动切片机制备300μm厚切片，在含氧人工脑脊液(NMDG-aCSF)中培养两周。所有AAV载体均携带CAG启动子驱动的eGFP报告基因，以2.1×10⁹
vg/切片的剂量转导，模拟临床对流增强给药(CED)的病毒浓度。通过免疫荧光定量DAPI⁺
细胞中GFP⁺
比例，结合单核RNA测序解析转导细胞类型。

核心发现

1. 转导效率差异：PHP.eB和PHP.S表现最优(55%细胞转导)，AAV5/DJ最低(<20%)。临床常用AAV2/AAV9分别转导30%/40%细胞。
2. 细胞类型偏好：星形胶质细胞(GFAP⁺
   )转导率普遍最高(AAV1/AAV6等达60%)，神经元(NeuN⁺
   )次之，小胶质细胞(Iba1⁺
   )最低。
3. 物种差异：PHP.S在小鼠中主要靶向脑干，但在人脑显示广谱转导；AAV6在非人灵长类中神经元偏好，而在人脑更易转导星形胶质细胞。

技术突破
建立首个可高通量筛选AAV载体的人脑离体平台：

• 单核测序验证1,887个转导细胞(占15,540总细胞的12%)
• 保持细胞转录组特征(神经元基因表达相关性达0.62-0.79)
• 发现年轻组织转导效率更高(PHP.eB尤为显著)

临床启示

1. 现有AAV载体缺乏细胞特异性，需开发新型衣壳变体
2. 星形胶质细胞强蛋白表达提示需优化转录后调控元件
3. 强调人源组织验证的必要性，避免动物模型误导

局限与展望
研究采用CAG广谱启动子，未来需测试细胞特异性启动子组合；培养中神经元存活率下降可能影响结果；建议后续采用脑脊液培养提升神经元活性。该平台为开发帕金森病、阿尔茨海默病等疾病的精准基因疗法奠定基础。