靶向小鼠脑内GNAO1富集区域的AAV基因递送策略研究

《Scientific Reports》：Delivery of transgenes into Gαo-rich subcortical structures of the mouse brain with potential applications for GNAO1 encephalopathy

摘要

腺相关病毒（AAV）载体在临床前研究中被广泛用于将转导基因递送至小鼠脑组织，但AAV技术方法需要根据每种神经系统疾病进行定制化调整。本研究旨在确定通过AAV介导转导富表达GNAO1（编码信号蛋白Gαo）的脑区域的最佳策略。GNAO1突变会导致神经发育障碍——GNAO1脑病。利用全脑共聚焦成像，我们在成年小鼠脑中确定了Gαo阳性神经元胞体密度最高的区域，包括纹状体、丘脑、小脑浦肯野细胞层以及海马CA2区的锥体细胞层。我们在野生型小鼠中比较了脑室内注射和静脉注射神经亲和性AAV表达荧光报告基因的效果。对新生小鼠进行脑室内注射导致载体对Gαo富集的深层脑区渗透效果不佳。相比之下，对成年小鼠进行眼后注射AAV9可使载体在Gαo阳性的皮层和皮层下区域均匀分布。针对AAV9变体Y446F/Y731F，我们证明了该载体能将转导基因递送至参与Gαo信号传导的多巴胺能和GABA能通路的神经元，且对GFAP阳性细胞的趋向性较低。最后，我们使用AAV9-Y446F/Y731F递送了一种双功能载体，旨在沉默内源性Gnao1并表达替代性GNAO1转导基因。尽管体外实验成功且脑部递送符合预期，但转导基因表达量仍然偏低，表明需要改进表达盒。总体而言，我们的研究结果定义了一种有效的AAV策略，用于靶向小鼠脑中Gαo富集的区域，并支持GNAO1脑病基因疗法的发展。