AAV载体在黏多糖贮积症IVA型小鼠模型中的组织特异性与泛在性启动子疗效评估：骨骼病理改善与治疗策略优化

《Molecular Therapy Methods & Clinical Development》：Evaluation of AAV vectors with tissue-specific or ubiquitous promoters in a mouse model of mucopolysaccharidosis type IVA

本文系统评估了AAV8/AAV9载体搭载不同启动子（TBG/LSPX/CAG/LMTP/LBTP）治疗MPS IVA小鼠的疗效。研究发现所有载体均能实现血浆GALNS酶超生理水平表达，其中AAV9co-LMTP在骨骼病理改善方面表现最优，显著降低软骨细胞空泡化并纠正KS积累。该研究为MPS IVA基因治疗的启动子选择提供了关键数据，尤其凸显了肝脏-肌肉串联启动子（LMTP）在骨靶向治疗中的独特优势。

　　

研究背景

黏多糖贮积症IVA型（MPS IVA/Morquio A综合征）是由N-乙酰半乳糖胺-6-硫酸酯酶（GALNS）缺陷引起的常染色体隐性遗传病，导致硫酸角质素（KS）和硫酸软骨素-6-硫酸（C6S）在组织中异常积累。该病以严重的骨骼发育不良为特征，临床表现为胸骨突出、脊柱侧弯、关节松弛等，患者通常在第二十年需要轮椅辅助。现有酶替代疗法（ERT）和造血干细胞移植（HSCT）对骨病变改善有限，亟需新型治疗策略。

实验设计

研究团队构建了9种AAV载体：AAV8-TBG、AAV8co-V2-TBG、AAV8co-LSPX（肝特异性启动子）；AAV8/9co-CAG（泛在性启动子）；AAV8/9co-LMTP（肝脏-肌肉串联启动子）；AAV8/9co-LBTP（肝脏-骨串联启动子）。通过尾静脉注射给予4周龄MPS IVA小鼠（5×10¹³ GC/kg），动态监测16周内血浆GALNS活性和KS水平，并分析多组织病理改变。

关键发现

血浆酶学表现：所有载体均实现GALNS超生理活性，其中AAV8-TBG在14-16周显著高于其他肝特异性载体（p<0.05）。AAV9co-LMTP在8周达到峰值（较基线升高p<0.05），且AAV9载体在CAG/LMTP/LBTP组中普遍优于AAV8对应载体。

组织分布特征：肝脏中所有载体表达量均远超野生型（WT），AAV9co-LBTP显著高于AAV8co-LBTP（p<0.01）。肌肉组织仅CAG和LMTP组检测到活性，AAV9co-LMTP达73 nmol/h/mg（较WT高p<0.05）。骨组织中AAV8co-CAG和AAV9co-LMTP活性最高（分别为95和90 nmol/h/mg），但仅AAV8co-CAG显著高于WT（p<0.001）。

病理改善：所有治疗组均使血浆和骨KS水平恢复正常。AAV9co-LMTP组在股骨生长板空泡化评分（降低p<0.05）和柱状结构改善（p<0.01）方面表现最佳，心脏瓣膜空泡化完全清除。微CT显示治疗组骨小梁体积和数量普遍低于未治疗组，但AAV9co-LMTP显著改善骨矿物质密度（BMD）。

机制探讨

串联启动子设计（LMTP/LBTP）通过ApoE增强子联合组织特异性元件实现多器官靶向。AAV9衣壳的跨组织递送优势与肌肉特异性启动子（肌酸激酶）协同作用，促进酶在骨骼肌的高效表达，并通过旁分泌效应作用于骨组织。值得注意的是，尽管骨KS整体水平正常化，生长板软骨细胞病理仅部分改善，提示骨细胞与软骨细胞对酶需求的差异性。

研究意义

该研究首次系统比较了不同启动子策略在MPS IVA基因治疗中的疗效，证实AAV9co-LMTP在骨骼病理改善方面的独特优势。研究为临床转化提供了关键数据：①串联启动子可平衡肝脏高产与外周组织靶向；②AAV9血清型在肌肉和骨的转导效率优势；③需进一步解决针对hGALNS的免疫反应问题。这些发现不仅适用于MPS IVA，也为其他溶酶体病的基因治疗提供了范式参考。