基于AAV9的双基因疗法在神经病理型戈谢病（nGD）治疗中的应用

《Molecular Therapy Nucleic Acids》：AAV-mediated GBA1 and GDNF rescue neurological defects in a murine model of neuronopathic Gaucher disease

本研究开发了一种基于腺相关病毒（AAV）的双基因疗法AAV9-GBA1-GDNF，为神经病理型戈谢病（nGD）治疗提供了新思路，有望改善患者预后。

　　 神经病理型戈谢病（nGD）是一种由GBA1基因突变引起的罕见神经退行性疾病，其特征是神经系统细胞的退化和死亡，导致患者出现严重的神经功能障碍。目前的治疗方法虽然能够减轻部分症状，但无法有效保护神经细胞免受不可逆损伤。本研究提出了一种基于腺相关病毒（AAV9）的双基因疗法AAV9-GBA1-GDNF，旨在通过同时表达GBA1和胶质源性神经营养因子（GDNF），为nGD患者提供更有效的治疗策略。

背景知识

戈谢病（Gaucher disease, GD）是一种常见的溶酶体贮积症，根据神经系统受累程度分为三种临床表型。其中，神经病理型戈谢病（nGD）包括2型和3型GD，以神经系统症状为主要特征，病情进展迅速，患者通常在儿童期死亡。nGD的发病机制与GBA1基因突变密切相关，该基因编码的β-葡萄糖脑苷脂酶（GCase）活性降低，导致其底物在细胞内积累，最终引发细胞功能障碍和死亡。尽管现有的酶替代疗法（ERT）和底物减少疗法（SRT）能够在一定程度上减轻症状，但它们无法有效保护中枢神经系统（CNS）免受损伤，因此开发新的治疗方法迫在眉睫。

研究方法

研究人员构建了一种基于AAV9的双基因疗法载体AAV9-GBA1-GDNF，能够稳定表达人类GBA1和GDNF。为了验证该疗法的疗效，研究者利用Gba1^(flox/flox); Nestin-Cre小鼠模型模拟nGD病理过程，并通过单次脑内注射AAV9-GBA1-GDNF，观察其对小鼠生存期、体重、脑发育和运动能力的影响。此外，研究人员还通过病理学、分子生物学和蛋白质组学分析，探讨了AAV9-GBA1-GDNF对nGD小鼠神经保护作用的潜在机制。

实验结果

实验结果显示，nGD小鼠在出生后21天表现出明显的运动功能障碍和脑萎缩。与对照组相比，接受AAV9-GBA1-GDNF治疗的nGD小鼠生存期显著延长，体重恢复正常，脑萎缩得到改善，运动能力也有所恢复。进一步的分子机制研究发现，AAV9-GBA1-GDNF通过激活AKT/GSK3β信号通路，抑制神经细胞凋亡，从而发挥神经保护作用。蛋白质组学分析表明，AAV9-GBA1-GDNF能够调节与溶酶体功能和神经突触相关的蛋白表达，改善nGD小鼠的神经病理状态。

关键结论

本研究开发的AAV9-GBA1-GDNF双基因疗法为nGD的治疗提供了新的思路。该疗法不仅能够恢复GCase活性，减少底物积累，还能通过GDNF的神经营养作用，直接保护神经细胞免受损伤。此外，AAV9-GBA1-GDNF通过激活AKT/GSK3β信号通路，抑制神经细胞凋亡，为nGD的治疗提供了潜在的分子机制。未来的研究将进一步探索该疗法在其他神经退行性疾病中的应用前景，并优化治疗方案以提高其临床应用价值。

研究意义

本研究的创新之处在于将GCase功能恢复与神经营养因子GDNF的神经保护作用相结合，为nGD的治疗提供了一种全新的策略。这种双基因疗法不仅能够改善nGD小鼠的病理症状，还能够延长生存期并恢复运动能力，显示出良好的治疗潜力。此外，该研究还揭示了GDNF通过激活AKT/GSK3β信号通路发挥神经保护作用的分子机制，为未来开发针对nGD及其他神经退行性疾病的新型治疗方法提供了重要的理论依据。随着进一步的研究和临床试验的开展，AAV9-GBA1-GDNF有望成为一种有效的nGD治疗手段，改善患者的生活质量和预后。