聚焦超声血脑屏障开放介导的逆向示踪腺相关病毒载体AAV9.retro在脑部特异性神经元环路靶向治疗中的突破性应用

（编辑推荐）本研究创新性地将聚焦超声血脑屏障开放技术（FUS-BBBO）与逆向示踪腺相关病毒载体AAV9.retro结合，实现了非侵入性、高空间精度的脑神经元环路靶向调控。通过对比传统脑实质注射（IP），证实FUS-BBBO在保持逆向转导效率的同时显著提升投射神经元特异性（如伏隔核NAcc区域投射特异性提高6倍），为抑郁症、疼痛等神经环路相关疾病提供了新型治疗策略。

　　

摘要

神经元活动是脑功能的基础，不同行为、生理过程和疾病与特定神经元激活密切相关。传统小分子药物仅能靶向表达特定受体的神经元亚群，而聚焦超声血脑屏障开放（FUS-BBBO）等非侵入技术虽能实现空间特异性递送，却难以靶向基于神经连接的特定亚群。逆向示踪腺相关病毒载体（AAV9.retro）的出现为这一难题提供解决方案——通过靶向轴突末端实现跨突触逆向转导，从而精准调控远距离投射神经元。

1 引言

大脑通过神经元投射实现区域间信息整合，这些环路参与认知、运动控制等基础功能，并与抑郁、奖赏寻求等行为直接相关。逆向示踪载体如AAV2.retro和AAV9.retro可通过轴突摄取转运至胞体，实现"投射定义"的基因递送。然而传统脑实质注射（IP）需开颅手术，而系统性递送又缺乏空间精度。FUS-BBBO凭借毫米级定位能力，已在多种物种中实现安全有效的递送，但AAV9.retro在该技术中的应用尚未评估。

2 结果

2.1 伏隔核投射的逆向转导

靶向NAcc的FUS-BBBO实验显示：AAV9.retro在投射区（皮层和嗅球）转导效率显著高于非逆向AAV8（皮层6.5倍，嗅球13.6倍）。与IP注射相比，FUS-BBBO在NAcc局部转导减少4.3倍，但投射区效率相当，使皮层/NAcc转导比提升6倍，表明其特异性优势。

2.2 基底脑桥核靶向

靶向BPN时，AAV9.retro在皮层V层神经元转导效率达AAV8的223倍。FUS-BBBO与IP注射在投射区效率无显著差异，但二者转导比相近，提示靶点依赖性效应。

2.3 安全性验证

DAPI染色显示两种递送方式均未引起细胞丢失，小鼠体重波动<10%。免疫组化证实表达仅限于神经元（hSyn启动子），外周器官无泄漏。

3 讨论

本研究首次量化了FUS-BBBO递送AAV9.retro的效率，揭示其"低局部转导、高投射特异性"的独特优势。这种特性可能源于病毒内吞受体饱和动力学差异——IP注射的快速病毒涌入更易饱和局部神经元内吞途径，而FUS-BBBO的缓释特性更利于轴突摄取。该技术为皮层特定分层（如V层痛觉相关神经元）的非侵入靶向提供了新思路，但当前剂量（2.5×10¹¹ VG/鼠）仍需通过衣壳工程优化。

4 结论

AAV9.retro经FUS-BBBO递送可实现与IP注射相当的逆向转导效率，且在NAcc等区域展现更优的投射特异性。这种"单点靶向、多点调控"策略为神经环路疾病的精准干预开辟了新途径。

5 材料与方法

采用C57BL/6J雄性小鼠，通过RK50系统实施FUS-BBBO（1.5MHz，1.2MPa，120脉冲）。AAV9.retro（hSyn-EGFP）与AAV8（hSyn-mCherry）经尾静脉注射，剂量1×10¹⁰ VG/g。IP注射剂量4×10⁸ VG/g，靶点坐标NAcc（+1.18mm,+1.25mm,+3.9mm）和BPN（-4mm,+0.4mm,-5.5mm）。2周后取脑进行40μm切片及免疫荧光分析。