《Bioorganic Chemistry》：Lipid-conjugated siRNA targeting SARM1 enables CNS silencing and mitigates alzheimer-like phenotypes
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摘要RNA干扰（RNAi）疗法在肝脏疾病中已取得临床成功，但其在中枢神经系统（CNS）疾病中的应用仍然有限。本研究开发了一种脂质偶联siRNA平台，用于沉默无菌性α和TIR基序结合蛋白1（SARM1）——一种与神经炎症损伤相关的轴突退化的关键执行因子，并在阿尔茨海默病样模型中
摘要
RNA干扰（RNAi）疗法在肝脏疾病中已取得临床成功，但其在中枢神经系统（CNS）疾病中的应用仍然有限。本研究开发了一种脂质偶联siRNA平台，用于沉默无菌性α和TIR基序结合蛋白1（SARM1）——一种与神经炎症损伤相关的轴突退化的关键执行因子，并在阿尔茨海默病样模型中进行了评估。针对人SARM1和小鼠Sarm1保守区域的siRNA在神经细胞中进行了设计和筛选，并使用C16脂质偶联与5′-(E)-乙烯基膦酸酯（5′-VP）修饰以支持体内递送。在小鼠中，大池注射（ICM）给药可在两周时间点降低海马中Sarm1 mRNA水平。在内脑室注射链脲佐菌素（STZ-ICV）模型中，两次ICM给药VD07C减轻了活动过度行为，并部分改善了部分空间记忆相关指标。VD07C还降低了海马SARM1蛋白和cADPR水平，提高了NAD+水平，并与较低的p-Tau、胶质细胞激活标志物及NF-κB/TNF-α表达水平相关。这些发现提供了分子和功能靶点结合的收敛性证据，支持在进展性神经退行性病变模型中进一步评估脂质偶联的SARM1 siRNA。
引言
经过数十年的发展，RNA干扰（RNAi）疗法已产生了多个获批的肝靶向siRNA药物。这些进展得益于促进肝细胞暴露和长期基因沉默的递送平台，包括脂质纳米颗粒和GalNAc偶联物。[1], [2] 将RNAi扩展至肝脏以外，特别是中枢神经系统（CNS），仍然面临挑战。[3] 血脑屏障（BBB）限制了亲水性、带负电荷的siRNA大分子从系统循环被动进入脑实质。化学工程和偶联设计方面的近期进展已开始应对这一限制。亲脂性2′-O-正十六烷基（C16）偶联可在临床前模型中，经鞘内或脑室内给药后支持CNS区域和细胞类型的强效且持续的沉默。[4] 用5′-(E)-乙烯基膦酸酯（5′-VP）稳定向导链的5′端，可防止磷酸酶和外切核酸酶降解，从而改善组织暴露和沉默持续时间。这种结构组合被用于米维尔沙（mivelsiran，ALN-APP）——一种针对淀粉样前体蛋白的临床阶段RNAi疗法，展示了利用偶联siRNA调节CNS靶点的可行性。
阿尔茨海默病（AD）的特征是复杂的病理环境，其中蛋白质病变、神经炎症和神经元丢失汇聚驱动渐进性认知衰退。[5], [6], [7] 现有干预措施主要提供症状支持或促进上游蛋白清除。[8] 胆碱酯酶抑制剂支持突触功能，而抗淀粉样蛋白抗体则代表了一种靶向淀粉样病变的疾病修饰策略。[9] 鉴于AD的多因素性质和现有疗法的局限性，更广泛的治疗范式可能需要将致病蛋白清除与保护神经元结构和功能的策略相结合。[10], [11], [12]
在许多神经退行性病变中，轴突退化遵循一种保守的瓦勒变性样程序，由多种损伤触发，包括代谢应激和炎症信号。[13], [14], [15] SARM1是这一程序的核心执行因子。[16], [17], [18] 激活后，SARM1的TIR结构域作为NAD酶发挥作用，快速耗竭NAD+并引发导致轴突破坏的代谢崩溃。[19], [20], [21] Sarm1的基因敲除或其酶活性破坏在多种损伤范式下保护轴突，确立了SARM1作为潜在神经保护靶点的地位。[22], [23], [24] 除了其在轴突退化中的自主作用外，SARM1还与神经炎症放大有关。[25] 在与AD相关的背景下，TNF-α和下游NF-κB信号通路促成胶质细胞激活和神经元损伤，这些通路可能与轴突退化程序交叉以加速突触功能障碍。[26], [27], [28] 这些观察支持在神经退行性病变与神经炎症的界面研究SARM1。因此，本研究评估了一种化学稳定化siRNA策略，以在脑内持续抑制Sarm1，并检查其在阿尔茨海默病样模型中的效果。
章节摘要
靶向Sarm1的高效siRNA在神经细胞中的设计与筛选
为开发基于siRNA的Sarm1沉默策略，设计了一组针对人SARM1和小鼠Sarm1 mRNA保守区域的siRNA（表S1），采用统一标准，包括优化的GC含量、避免长同源寡核苷酸以及最小化预测脱靶互补性。每个序列合成为未修饰双链体和基于Foster等人[29]报道的高级稳定化学的DV22修饰双链体。后缀'A'表示
讨论
选择STZ-ICV模型是因为它能产生脑胰岛素信号损伤、认知功能障碍、Tau磷酸化和神经炎症，为评估该干预措施提供了有用的散发性AD样环境。STZ-ICV是一种诱导性代谢模型，并不能重现人AD特征性的进行性淀粉样沉积和神经原纤维缠结病理。[31], [32] 此外，虽然VD07C是在STZ暴露后给药的，但治疗在
结论
本研究描述了一种脂质偶联siRNA策略，可降低中枢神经系统中Sarm1的表达。先导双链体将C16脂质置于正义链的第6个核苷酸位置，并结合5′-VP修饰的反义链，支持神经细胞中转染非依赖性摄取。在STZ-ICV模型中，两次ICM给药VD07C减轻了活动过度行为，并部分改善了部分空间记忆相关指标。VD07C还降低了海马SARM1蛋白和cADPR水平，提高了NAD+水平，并与
siRNA设计与化学修饰
设计了一组由23个siRNA双链体组成的组合，针对人SARM1（NM_015077.4）和小鼠Sarm1（NM_001168521.1）的保守区域。每个双链体包含一条21个核苷酸（nt）的正义链和一条23-nt的反义链。候选分子以两种化学格式合成：未修饰双链体和融入Alnylam DV22修饰模式的双链体。在DV22模式中，2′-F取代存在于正义链的第7、9、10、11位和反义链的第2、6、14和
CRediT作者贡献声明
Ying Cai（蔡莹）：撰写—初稿、方法学、数据整理、概念化。Qiongqiong Hou（侯琼琼）：方法学、概念化。Zihui Cheng（程子辉）：形式分析。Yong Cheng（程勇）：数据整理。Enhua Zhang（张恩华）：调查。Yizhe Li（李怡哲）：调查。Xiaojuan Zhang（张晓娟）：数据整理。Can Wang（王灿）：撰写—审阅与编辑。Tianwen Hu（胡天文）：监督。Guanghui Tian（田光辉）：监督。Wei Zheng（郑维）：监督、方法学。Jingshan Shen（沈敬山）：监督。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知可能影响本文报告工作的竞争经济利益或个人关系。
Ying Cai（蔡莹）|Qiongqiong Hou（侯琼琼）|Zihui Cheng（程子辉）|Yong Cheng（程勇）|Enhua Zhang（张恩华）|Yizhe Li（李怡哲）|Xiaojuan Zhang（张晓娟）|Can Wang（王灿）|Tianwen Hu（胡天文）|Guanghui Tian（田光辉）|Wei Zheng（郑维）|Jingshan Shen（沈敬山）
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