上科大生命学院：研发渐冻症基因治疗新手段
来源：上科大生命学院 2023-10-09 15:48
近年来，类器官技术的发展也提供了另外一种验证手段。另外，在其他ALS小鼠模型的验证以及多种因子的组合也值得尝试。
近日，上海科技大学生命科学与技术学院罗振革团队在国际学术期刊Molecular Therapy（《分子治疗》）杂志在线发表题为“Intrathecal delivery of AAV-NDNF ameliorates disease progression of ALS mice”的研究论文，报道了一种全新的ALS基因治疗策略。
肌萎缩性脊髓侧索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)是一种渐进性神经退行性疾病，主要由位于大脑的上运动神经元和位于脊髓的下运动神经元逐渐退变甚至死亡引起，由于其逐渐引起肌肉的去神经支配、肌肉萎缩，导致运动功能障碍，因此ALS俗称渐冻症。ALS高致残，严重威胁患者生命，其中90%的病例是散发性的，缺乏明确的基因诊断，只有10%有明确的基因突变，主要包括SOD1、TDP43、FUS和C9ORF72等, 其中SOD1突变占比12-20%。基于病理机制的多个小分子药物已进入临床验证，但治疗效果非常有限，基因治疗成为令人期待的手段。
罗振革实验室长期研究神经发育与再生，在神经肌肉突触形成、神经生长与再生、及大脑皮层发育与进化领域有长期积累。经过前期探索和挖掘，研究组聚焦神经细胞源性神经营养因子NDNF，优化并构建了基于腺相关病毒AAV的NDNF表达载体，采用脊髓鞘内注射手段，实现了NDNF在脊髓及全脑的大范围神经细胞转染（图1）。
本工作将AAV-NDNF在疾病发生的不同阶段鞘内注射到SOD突变ALS小鼠，分析动物的运动行为、生存曲线、运动神经元存活以及肌肉的神经支配情况。研究发现，在疾病发生的早期一次注射AAV-NDNF即可显著改善疾病小鼠的运动行为并减缓体重的下降；在疾病发生的晚期一次注射可显著延长ALS动物的生存。组织学分析表明，AAV-NDNF注射促进脊髓运动神经元的存活，减少异常蛋白的聚集，保护神经肌肉接头，减缓肌肉的萎缩（图2）。信号通路分析表明，AAV-NDNF注射显著激活细胞存活相关信号通路，抑制细胞死亡相关信号通路，而且抑制炎症相关信号通路。因此，通过AAV鞘内递送NDNF展现了作为ALS基因治疗策略的潜力。
图2：AAV-NDNF鞘内注射缓解渐冻症模型小鼠的运动功能障碍
考虑到大多数ALS的散发性以及遗传异质性，具有广谱神经保护作用的神经营养因子在ALS治疗方面具有非常大的应用潜力。该工作提出的策略尚需要更多验证，尤其是大动物实验的安全性及有效性验证。近年来，类器官技术的发展也提供了另外一种验证手段。另外，在其他ALS小鼠模型的验证以及多种因子的组合也值得尝试。
本文第一作者为罗振革课题组博士研究生程伟，罗振革教授为通讯作者。上海科技大学为第一作者单位。
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