近日，上海科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院羅振革團(tuán)隊在國際學(xué)術(shù)期刊Molecular Therapy（《分子治療》）雜志在線發(fā)表研究論文，報道一種全新的肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)基因治療策略。
ALS是一種漸進(jìn)性神經(jīng)退行性疾病，主要由位于大腦的上運(yùn)動神經(jīng)元和位于脊髓的下運(yùn)動神經(jīng)元逐漸退變甚至死亡引起，由于其逐漸引起肌肉的去神經(jīng)支配、肌肉萎縮，導(dǎo)致運(yùn)動功能障礙，因此ALS俗稱漸凍癥。ALS高致殘，嚴(yán)重威脅患者生命，其中90%的病例是散發(fā)性的，缺乏明確的基因診斷，只有10%有明確的基因突變，主要包括SOD1、TDP43、FUS和C9ORF72等, 其中SOD1突變占比12-20%。基于病理機(jī)制的多個小分子藥物已進(jìn)入臨床驗證，但治療效果非常有限，基因治療成為令人期待的手段。
羅振革實驗室長期研究神經(jīng)發(fā)育與再生，在神經(jīng)肌肉突觸形成、神經(jīng)生長與再生、及大腦皮層發(fā)育與進(jìn)化領(lǐng)域有長期積累。經(jīng)過前期探索和挖掘，研究組聚焦神經(jīng)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子NDNF，優(yōu)化并構(gòu)建了基于腺相關(guān)病毒AAV的NDNF表達(dá)載體，采用脊髓鞘內(nèi)注射手段，實現(xiàn)了NDNF在脊髓及全腦的大范圍神經(jīng)細(xì)胞轉(zhuǎn)染（圖1）。
圖1：AAV-NDNF鞘內(nèi)注射實現(xiàn)脊髓和全腦大范圍表達(dá)
本工作將AAV-NDNF在疾病發(fā)生的不同階段鞘內(nèi)注射到SOD突變ALS小鼠，分析動物的運(yùn)動行為、生存曲線、運(yùn)動神經(jīng)元存活以及肌肉的神經(jīng)支配情況。研究發(fā)現(xiàn)，在疾病發(fā)生的早期一次注射AAV-NDNF即可顯著改善疾病小鼠的運(yùn)動行為并減緩體重的下降；在疾病發(fā)生的晚期一次注射可顯著延長ALS動物的生存。組織學(xué)分析表明，AAV-NDNF注射促進(jìn)脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的存活，減少異常蛋白的聚集，保護(hù)神經(jīng)肌肉接頭，減緩肌肉的萎縮（圖2）。信號通路分析表明，AAV-NDNF注射顯著激活細(xì)胞存活相關(guān)信號通路，抑制細(xì)胞死亡相關(guān)信號通路，而且抑制炎癥相關(guān)信號通路。因此，通過AAV鞘內(nèi)遞送NDNF展現(xiàn)了作為ALS基因治療策略的潛力。
圖2：AAV-NDNF鞘內(nèi)注射緩解漸凍癥模型小鼠的運(yùn)動功能障礙
考慮到大多數(shù)ALS的散發(fā)性以及遺傳異質(zhì)性，具有廣譜神經(jīng)保護(hù)作用的神經(jīng)營養(yǎng)因子在ALS治療方面具有非常大的應(yīng)用潛力。該工作提出的策略尚需要更多驗證，尤其是大動物實驗的安全性及有效性驗證。近年來，類器官技術(shù)的發(fā)展也提供了另外一種驗證手段。另外，在其他ALS小鼠模型的驗證以及多種因子的組合也值得嘗試。
