IV型粘多糖贮积症小鼠模型中直接慢病毒基因疗法改善骨骼病理的创新研究

本研究针对IV型粘多糖贮积症(MPS IVA)缺乏有效治疗手段的临床困境，通过设计携带GALNS基因的慢病毒载体(LV)，在新生小鼠模型中验证了静脉注射高剂量CBh启动子载体的治疗效果。研究证实该疗法可显著提升酶活性至野生型水平，使血浆和组织中硫酸角质素(KS)恢复正常，并改善心脏和骨骼病理，为这类罕见骨骼疾病的基因治疗提供了新思路。

　　

粘多糖贮积症IVA型(MPS IVA)是一种令人困扰的遗传代谢疾病，由于GALNS基因突变导致N-乙酰半乳糖胺-6-硫酸酯酶(GALNS)缺乏，使得硫酸角质素(KS)和硫酸软骨素-6-硫酸酯(C6S)在骨骼、软骨等组织中异常堆积。患者虽智力正常，却饱受进行性骨骼畸形折磨，多数在二三十岁便因心肺并发症早逝。当前酶替代疗法(ERT)和造血干细胞移植(HSCT)对骨骼病变收效甚微，亟需突破性治疗手段。

美国特拉华大学与Nemours儿童健康中心的研究团队另辟蹊径，尝试通过慢病毒载体(LV)直接递送GALNS基因的策略。他们在《Molecular Therapy Methods》发表的研究中，设计了三种不同启动子(CBh、COL2A1、CD11b)的LV载体，通过静脉、关节腔和肌肉注射等途径，在新生和4周龄MPS IVA模型小鼠中评估治疗效果。研究创新性地发现，新生儿期静脉注射高剂量(1×10¹¹ TU/kg)CBh启动子载体可使肝脏GALNS活性提升至野生型5.6倍，完全纠正心脏病理，并显著改善生长板空泡化等骨骼异常。

关键技术包括：构建五种不同启动子和修饰的LV载体；通过4-甲基伞形酮(4-MU)法检测组织酶活性；液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)定量KS水平；数字微滴PCR(ddPCR)分析载体拷贝数；显微CT评估骨形态学变化；以及免疫组化分析靶组织酶分布。

研究结果部分显示：

1. LVGT提升hGALNS酶活性：CBh启动子载体在肝脏产生25.16±2.9 nmol/h/mg酶活性，心脏达野生型26%，但骨组织未达生理阈值。
   

   

2. GAG储存减少：高剂量治疗组血浆和肝脏KS水平完全恢复正常，低剂量组虽无检测酶活性但KS显著降低。
   

   

3. 组织特异性载体特性：CD11b启动子载体在肝脏拷贝数最高(1.5±0.2/二倍体细胞)，但酶活性最低，提示启动子选择的关键性。

4. 免疫反应观察：所有治疗组均检测到抗GALNS抗体，其中COL2A1组16周时达8.7±1.3μg/mL，表明需关注免疫调节。
   

   

5. 病理改善：CBh载体完全纠正心脏空泡化，对生长板柱状结构有部分修复作用，但未达野生型水平。
   

   

6. 骨形态学变化：所有载体均增加骨小梁总体积，但其他参数如骨密度、皮质厚度等改善有限。

这项研究开创性地证实，直接静脉输注慢病毒载体可在MPS IVA模型中实现酶活性的长效恢复，尤其CBh启动子载体表现出最优的跨组织校正能力。尽管存在免疫反应和骨靶向效率等挑战，该策略为难以治疗的骨骼疾病提供了新思路。研究者建议未来可优化载体设计，如采用组织特异性靶向配体或免疫保护序列，并探索在大型动物模型中的效果。这项成果不仅对MPS IVA治疗具有直接意义，其技术路线也为其他溶酶体贮积症和骨骼发育障碍的基因治疗提供了重要参考。