AAV 载体脑内基因治疗免疫抑制机制新发现：XBP1 蛋白的关键作用

为探究 AAV 载体在脑内的免疫反应机制，研究人员综合分析 scRNA-Seq 和 RNA-Seq 数据，发现 XBP1 蛋白或介导 B 细胞免疫抑制。

　　

研究背景：AAV 载体脑内基因治疗的机遇与挑战

在生命科学的前沿领域，基因治疗为攻克诸多疑难病症带来了新希望，而腺相关病毒（AAV）载体凭借独特优势，成为基因治疗的热门工具。AAV 载体就像一辆精准的 “基因运输车”，能将功能基因拷贝送入靶细胞的细胞核，有望永久性矫正遗传疾病，在眼睛、肝脏、骨骼肌等多器官靶向实验中都展现出良好的安全性和长期疗效。

然而，当这辆 “运输车” 驶向大脑时，却遭遇了重重阻碍。大脑作为人体的 “司令部”，拥有一套独特而严密的防御系统。血脑屏障如同坚固的城墙，阻挡着外来物质的入侵，使得脑脊液中 AAV 载体中和抗体水平远低于循环系统。同时，大脑中的常驻免疫细胞 —— 微胶质细胞，如同警惕的 “卫士”，一旦察觉到 AAV 载体的 “闯入”，便会迅速启动免疫反应，这成为 AAV 载体在脑内基因治疗中面临的关键难题。此外，目前对于 AAV 载体在脑内引发免疫反应的具体机制，以及如何有效调控这些免疫反应，科学界仍知之甚少。这些问题严重制约了 AAV 载体在脑内基因治疗的进一步发展，因此，深入探究 AAV 载体在脑内的免疫反应机制迫在眉睫。

研究团队与研究方法

为了揭开 AAV 载体在脑内免疫反应的神秘面纱，上海交通大学医学院附属第九人民医院等单位的研究人员展开了深入研究。研究人员从美国国立生物技术信息中心（NCBI）的基因表达综合数据库（GEO）中精心筛选出 14 个转录组数据集和 4 个单细胞转录组数据集。这些数据集如同珍贵的 “数据宝藏”，为研究提供了丰富的信息。

在研究过程中，研究人员运用了多种先进技术。转录组数据分析方面，通过 R 语言中的 limma 和 pheatmap 等软件包，对 mRNA-Seq 表达数据进行全面分析，筛选出差异表达基因，并进行功能富集分析。单细胞 RNA 测序数据分析时，借助 Seurat、SingleR 和 Monocle 等软件包，对单细胞 RNA 测序数据进行预处理、聚类分析和细胞注释。此外，还利用 CellChat 包深入剖析细胞间的通信机制，通过孟德尔随机化分析探究基因与 AAV 受体整合之间的因果关系。

研究结果

1. AAV 在脑内整合过程中转录组景观和关键基因相互作用网络：研究人员对正常小鼠和 AAV 整合小鼠的大脑 mRNA 数据集进行深入分析，发现了 11,980 个差异表达基因，经过严格筛选最终确定了 98 个显著差异表达基因。通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，发现这些基因参与了声音感知、机械感觉感知等生物学过程，以及破骨细胞分化、Epstein-Barr 病毒感染等通路。在构建的蛋白质 - 蛋白质相互作用网络中，确定了 RELB、CCL2 等关键节点基因，其中 CCL2 在 AAV 载体脑内整合过程中发挥着更为重要的作用。
2. B 淋巴细胞和微胶质细胞的细胞特征差异：研究人员选取了来自 GEO 数据库的 4 个单细胞测序样本，对其进行基因特征提取和分析。结果发现，B 淋巴细胞、微胶质细胞等细胞在 AAV 载体脑内整合过程中表现出显著的细胞特征差异，其中 B 淋巴细胞和微胶质细胞的差异基因数量较多，分别为 6075 个和 6828 个。
3. AAV 载体脑内整合过程中细胞间存在 MDK-NCL 依赖的免疫抑制机制：基于配体 - 受体对的细胞通信分析表明，MDK 和神经细胞粘附分子（NCL）组成的配体 - 受体对在 AAV 载体脑内整合过程中起着关键作用。MDK-NCL 复合物具有免疫抑制特性，能够调节免疫细胞活性，影响免疫反应的强度和方向。通过对相关基因表达变化的分析，进一步验证了该配体 - 受体对在细胞通信过程中的重要性。
4. 基于孟德尔随机化的 AAV 受体整合因果推断：运用孟德尔随机化分析，研究人员发现了 9 个与 B 淋巴细胞和 AAV 受体整合结果相关的基因，以及 8 个与微胶质细胞和 AAV 受体整合结果相关的基因。这些基因可能是影响 AAV 受体整合的潜在因素，后续研究可进一步探究其具体作用机制。
5. AAV 受体整合中免疫细胞相关基因的机制和关键因素分析：对 B 淋巴细胞和单核细胞相关基因的深入研究发现，NUP85 在 B 淋巴细胞中、XBP1 在单核细胞中分别发挥着重要作用。XBP1 作为转录因子，参与内质网蛋白折叠、内质网应激等关键生物学过程。虽然目前尚无直接证据表明 XBP1 与 B 细胞通过 MDK-NCL 信号通路直接相互作用，但研究推测 XBP1 可能通过调节 CCL2 等途径间接影响 B 细胞功能。

研究结论与意义

这项发表在《Immunologic Research》上的研究成果意义重大。研究首次揭示了 AAV 载体在脑内可诱导 B 细胞免疫抑制，并且 XBP1 蛋白可能通过 MDK-NCL 配体 - 受体对及相关基因在其中发挥间接介导作用。这一发现为深入理解 AAV 载体在脑内的免疫反应机制提供了全新视角，为优化 AAV 载体介导的脑内基因治疗策略奠定了坚实基础。

然而，研究也存在一定的局限性。例如，目前 AAV 临床试验中常用循环 T 细胞进行免疫监测，难以全面反映原位免疫反应；现有数据库中合适的样本数量有限，转录组测序数据缺乏血清型等基本信息。但这些不足也为后续研究指明了方向。未来，研究人员可通过开展干预实验进一步验证 XBP1 间接介导 B 细胞免疫抑制的假说，为攻克神经系统遗传疾病的基因治疗难题带来新的突破，让 AAV 载体在脑内基因治疗领域发挥更大的潜力，为更多患者带来治愈的希望。