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针对亨廷顿病（HD）等基底神经节疾病药物递送难题，研究人员通过在非人灵长类（NHP）中筛选优化腺相关病毒（AAV）衣壳库，获高效衣壳 AAV-DB-3。其在多物种中实现深脑及皮层广泛转导，为脑基因治疗提供新工具。
在神经退行性疾病的治疗领域，如何将治疗性生物分子精准递送至深脑结构一直是困扰科学家的难题。以亨廷顿病（HD）为例，其病变涉及基底神经节的纹状体、苍白球等深部核团以及皮层区域，传统的脑内或血管内给药方式难以有效覆盖这些区域。经脑内注射虽能提高靶向性，但组织分布局限于注射部位，面对大体积脑结构需多次注射；静脉注射虽可通过血脑屏障（BBB）修饰衣壳实现中枢神经系统（CNS）广泛转导，却存在靶向效率低、外周毒性及免疫反应等问题。因此，开发既能高效穿透深脑结构、又具备跨物种适用性的基因治疗载体成为迫切需求。
为攻克这一难题，美国费城儿童医院（The Children’s Hospital of Philadelphia）等机构的研究人员开展了相关研究。他们利用无偏筛选策略，从基于 AAV1、AAV2、AAV9 改造的衣壳库中，筛选出能通过苍白球（GP）低剂量注射实现深脑及皮层广泛转导的衣壳变体 AAV-DB-3，并在多种动物模型及人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生神经元中验证了其效力与安全性。该研究成果发表在《Nature Communications》，为基底神经节疾病的基因治疗提供了突破性解决方案。
研究主要采用了以下关键技术方法：一是构建包含约 680 万种变体的肽修饰 AAV 衣壳库，通过在非人灵长类（NHP）中进行多轮体内筛选与下一代测序（NGS），富集出高效衣壳变体；二是利用荧光报告基因（如 mTFP1、mNeonGreen）标记衣壳，结合组织学分析（荧光成像、RNA 原位杂交（FISH））评估转导效率与分布；三是通过逆转录数字液滴 PCR（RT-ddPCR）定量检测转基因 mRNA 表达；四是在小鼠、恒河猴、非洲绿猴等多物种中验证衣壳的跨物种性能，并利用人类 iPSC 衍生神经元评估其对人类细胞的转导能力。
体内衣壳库筛选与候选验证
研究人员通过在恒河猴苍白球注射 AAV 衣壳库，经两轮体内筛选后，从初始约 680 万种变体中富集出 42,487 种候选变体，最终通过跨物种筛选确定 AAV-DB-3 等 3 种高效衣壳。AAV-DB-3 在恒河猴苍白球注射后，能在纹状体（尾状核、壳核）、皮层第 5/6 层投射神经元、黑质等区域实现广泛转导，转导范围距注射点超 1 厘米，且在低剂量（3.0E+10 vg 或 7.5E+10 vg）下即可达到显著效果。
与 AAV5 的对比研究
将 AAV-DB-3 与临床正在评估的 AAV5 进行对比，在相同剂量下，AAV-DB-3 在尾状核、壳核、运动皮层等区域的转基因 mRNA 表达量显著高于 AAV5（最高达 531 倍），且能更广泛地扩散至远距离脑区，如丘脑、脑桥等，显示出更强的转导效力与扩散能力。
跨物种性能与人类神经元转导
AAV-DB-3 在 C57BL/6 小鼠的苍白球外侧核（GPe）注射后，能在纹状体、皮层、丘脑等区域实现与 NHP 相似的广泛转导，证明其跨物种机制的保守性。在人类 iPSC 衍生的皮层神经元（如第 5/6 层锥体神经元、第 2/3 层兴奋性神经元）中，AAV-DB-3 的转导效率显著高于亲本血清型 AAV1，在 MOI=1E+3 时，转导细胞比例提高 10 倍，转基因表达量提高 60 倍，显示出对人类神经元的高效转导能力。
安全性与作用机制初探
通过免疫荧光检测星形胶质细胞标记物 GFAP 和小胶质细胞标记物 IBA1，发现 AAV-DB-3 注射后神经炎症反应轻微，与对照组无显著差异，表明其安全性良好。其转导模式提示可能通过轴突逆向运输实现扩散，但具体机制仍需进一步研究。
研究结论表明，AAV-DB-3 是首个能通过单一低剂量苍白球注射，实现基底神经节与皮层广泛转导的 AAV 衣壳，其跨物种有效性（从小鼠到 NHP 再到人类神经元）及安全性为 HD 等深脑疾病的基因治疗提供了理想载体。与传统需多次注射或高剂量静脉给药的方式相比，AAV-DB-3 显著降低了手术负担与外周毒性风险，为临床转化奠定了基础。未来可进一步探索其在其他神经退行性疾病（如帕金森病）中的应用，并深入解析其扩散机制，为开发更精准的脑靶向基因治疗策略提供理论依据。
