正文
腺相关病毒（AAV）载体已经彻底改变了in vivo基因治疗的格局，凭借其卓越的安全性和在不同靶组织中的高效转导能力，成为治疗多种疾病的首选基因递送平台。然而，将这一临床成功转化为神经疾病的疗法，历来受到血脑屏障（BBB）这一"大脑门户"的阻碍。虽然血脑屏障能保护中枢神经系统（CNS），但它有效地阻止了大多数全身给药的疗法——包括常规AAV——到达神经组织。克服这一解剖学障碍以实现广泛的中枢神经系统递送，是目前开发脑部疾病有效疗法所面临的最紧迫挑战之一。直接将载体注入脑脊液（CSF）或脑实质仍是一种可选方案，但这些侵入性途径存在明显缺陷。关键的是，经脑室内或椎管注射的脑脊液给药方式往往导致实质靶标的转导不均匀，且对脑前部区域的基因转移效率低下；而脑实质内注射仅能实现局部转导，不适合用于治疗神经元回路广泛功能障碍的疾病。为应对这些局限性，研究人员开发了多种经过工程改造的AAV变体，旨在经全身静脉给药后穿越血脑屏障。这些新型衣壳蛋白利用脑内皮细胞上的受体并促进转胞吞作用，从而穿越血脑屏障进入中枢神经系统。值得注意的是，大多数这些载体是在AAV9的基础上开发的——AAV9是首个被鉴定出具有固有但中等程度穿越血脑屏障能力的天然血清型。
在上述技术进步的基础上，Matsuzaki等人此前在Molecular Therapy Nucleic Acids上发表的一篇论文，系统评估了工程改造AAV穿越小型环尾猿血脑屏障并转导神经细胞的能力。作者选择了11种先前通过对天然AAV9进行工程改造以增强血脑屏障穿越能力的AAV变体，并首先在成年小型环尾猿中以相同的病毒剂量和递送条件对其逐一进行测试。随后，为了严格评估和比较各变体的性能，作者采用了内部对照的共注射策略。具体而言，将一种工程变体与AAV9以等量病毒剂量（1 × 1013 vg/kg）经静脉同时给药，每种载体分别编码不同的荧光报告基因（GFP或mCherry）。然后通过计算工程衣壳的荧光信号相对于AAV9基线的比值，来量化其在脑中的转导效率。通过这一稳健的方法，作者试图确定先前在小鼠和其他非人灵长类动物（NHP）中观察到的结果是否能在小型环尾猿模型中得到复现。
最初，作者评估了先前已被证明能穿越啮齿类动物血脑屏障的AAV变体，包括PHP.B、PHP.eB、AAV-F和BR1N。然而，在小型环尾猿中，这些变体均未表现出比AAV9更高的血脑屏障通透性。研究随后评估了先前被报道能穿越非人灵长类动物血脑屏障的变体，包括CAP-B22、CAP-B10、CPP.16和CAP-Mac。与此同时，他们还测试了独立开发的靶向小型环尾猿内皮细胞上高表达受体的衣壳蛋白，具体包括胰岛素受体（AAV-IR）和Ly6H受体（AAV-Ly6H）。令人惊讶的是，这些变体同样未能显示出优于AAV9的中枢神经系统转导效果。与上述阴性结果形成鲜明对比的是，VCAP-102取得了突破性进展——这是一种由Nonnenmacher等人近期报道的AAV9衍生变体，已被证明能在小鼠和非人灵长类动物中高效穿越血脑屏障。VCAP-102利用组织非特异性碱性磷酸酶（ALPL）受体穿越脑内皮。在本研究的评估中，VCAP-102在接受治疗的动物大脑中显示出持续强烈且广泛的报告基因表达。随后的免疫荧光分析揭示了细胞嗜性方面的明显转变。在大脑皮层和基底节中，VCAP-102优先转导神经元（占转导细胞的约95%），星形胶质细胞的占比较小。这与AAV9形成了鲜明对比——AAV9表现出更为混合的皮层嗜性（33%–60%为神经元，20%–30%为星形胶质细胞）。
在本研究中，作者采用标准化的实验方法，在非人灵长类动物中对多种血脑屏障穿透性AAV变体进行了系统的头对头比较。有趣的是，此前被报道在其他非人灵长类动物模型中具有增强血脑屏障穿透能力的变体，在这些条件下未能复现相关结果。这些差异可能归因于多种因素，包括小型环尾猿独特的遗传背景或AAV生产工艺的关键差异。然而，在同一动物体内使用相同的病毒剂量，将候选AAV衣壳至少与标准AAV9进行直接并列比较，应成为该领域评估新开发的AAV衣壳在非人灵长类动物中增强脑转导效率的方法学基石。
虽然本研究为评估AAV变体的脑靶向能力提供了稳健的框架，但仍有其他问题有待解决。首先，作者未定量检测外周器官的病毒转导情况，也未评估背根神经节中潜在的毒性——这是全身给药AAV9载体在灵长类动物中已被充分记录的安全问题。此外，未来的研究必须独立验证VCAP-102在其他更接近人类的灵长类物种（如猕猴）中的血脑屏障穿透能力，以验证这些发现的临床潜力。重要的是，应将全人源实验平台（如in vitro诱导多能干细胞（iPSC）衍生的血脑屏障模型）整合到验证流程中，以帮助弥合非人灵长类动物研究与人类应用之间的转化鸿沟。
本研究证实了VCAP-102在非人灵长类动物中的强神经元嗜性，这一特征对于靶向主要由固有神经元功能障碍驱动的神经系统疾病具有显著的治疗优势。然而，这种明显的神经元偏向性也可能限制其在胶质细胞病变发挥主要作用的神经系统疾病（如白质脑病和肌萎缩侧索硬化症）中的应用。
最后，在不久的将来，将VCAP-102与新开发的具有高血脑屏障穿越效率的AAV进行对比将极具意义，例如BI-hTFR1、Dyno-9zh/yp2（Dyno Therapeutics）和SHP-DB1（Shape Therapeutics），使用包括人源化小鼠和人类血脑屏障细胞系统在内的适当模型。
尽管仍存在转化挑战，VCAP-102在灵长类动物模型中强效神经元转导能力的成功验证标志着迈出了关键的一步，使该领域更接近于为神经系统疾病开发可供人类使用的静脉基因疗法。
