基因疗法部分纠正肌酸转运蛋白缺陷小鼠的脑连接组与行为异常

本研究针对X连锁遗传病肌酸转运蛋白缺陷(CTD)缺乏有效治疗手段的现状，通过AAV介导的SLC6A8基因治疗，在Slc6a8-KO小鼠模型中系统评估了脑功能连接组异常特征及治疗干预效果。研究发现围产期基因治疗可显著改善幼年期脑功能连接障碍，并持久缓解自闭症样行为与认知缺陷，为CTD的精准治疗提供了重要实验依据。

　　

肌酸转运蛋白缺陷(CTD)是一种由SLC6A8基因突变导致的X连锁遗传病，患者表现为脑肌酸缺乏、智力障碍、自闭症样行为和癫痫发作。目前该疾病尚无有效治疗方法，且其神经环路异常的机制尚不清楚。来自意大利技术研究院功能神经影像实验室的研究团队通过创新的基因治疗策略，在动物模型中系统揭示了CTD的脑网络异常特征，并验证了早期干预的治疗潜力。

研究人员采用多模态研究方法，包括：(1)在Slc6a8-KO小鼠不同发育阶段进行静息态功能磁共振成像(rsfMRI)；(2)围产期脑室内注射AAV9载体介导人源SLC6A8基因表达；(3)行为学测试评估认知和自闭症样行为；(4)液相色谱-质谱联用技术定量脑肌酸水平；(5)免疫组化分析转基因表达分布。

研究结果部分：

"肌酸缺乏破坏皮层和皮层下脑区的fMRI连接"显示，Slc6a8-KO小鼠在幼年期(P40)表现出广泛的体感运动区功能连接减弱，成年期(P140)则转为更局限的皮层下连接异常。网络分析(NBS)和种子点分析证实了这种发育依赖性的连接模式改变。

"AAV介导的人SLC6A8表达预防幼年Slc6a8-KO小鼠的fMRI低连接"发现，围产期基因治疗可显著改善幼年KO小鼠的体感运动区功能连接，但成年期的改善效果有限。免疫组化证实转基因在神经元中广泛表达，平均转染效率达7.7%。

"AAV-SLC6A8基因治疗增加脑肌酸水平"显示，治疗使KO小鼠脑肌酸水平恢复至野生型的50-55%，这种提升从P20持续至成年期。值得注意的是，脑肌酸水平与自闭症样行为呈负相关。

"前边缘-中脑边缘连接预测行为变化并受肌酸水平调节"通过偏最小二乘分析(PLS)揭示，前扣带回-伏隔核-岛叶网络的功能连接与行为表现相关，且该关系在KO小鼠中被破坏。肌酸水平可调节该网络的活性，提示其可能是治疗干预的关键靶点。

研究结论指出，CTD伴随显著的脑网络紊乱，围产期基因治疗可部分纠正这些异常并持久改善核心症状。尽管未能完全恢复认知功能，但该研究为开发CTD的精准治疗方案奠定了基础。特别值得注意的是，健康小鼠中过度的SLC6A8表达反而损害认知功能，提示未来治疗需要精确调控转基因表达水平。这些发现不仅对CTD治疗具有重要指导价值，也为理解代谢异常如何影响神经环路功能提供了新见解。