罕见单基因疾病

罕见病又称“孤儿病”，是发病率极低的一大类疾病统称。世界卫生组织将患病人数占总人口0.65‰-1‰之间的疾病定义为罕见病，其中大部分是单基因疾病，易导致神经功能障碍。由于患者数量有限，有效治疗方法稀缺。因此，基因治疗和基因编辑技术的快速进展为这些罕见单基因疾病的治疗带来了新的希望，特别是基因疗法和基因编辑工具，它们分别针对不同类型的罕见病提供了直接和多功能的解决方案，有望彻底改变这些疾病的管理方式。

2024年10月，来自中国郑州大学第三附属医院的朱长连研究团队在期刊《Molecular Therapy-Methods & Clinical Development》上发表了题为“Advances in AAV-mediated gene replacement therapy for pediatric monogenic neurological disorders”的综述。文章重点关注腺相关病毒（AAV）介导的基因替代疗法在儿童单基因疾病中的应用，尤其侧重于当前正在进行的临床试验的治疗方案（表1，图1）以及推动这些治疗方案进入临床试验的关键性临床前研究（表2）。综述将涵盖临床前研究和临床试验的最新进展，并讨论将新型基因疗法从实验室推向单基因疾病临床治疗所面临的挑战；最后，展望了未来的研究方向，并探讨了进一步优化AAV基因疗法在治疗儿童单基因疾病方面的潜在路径，以期最终提升受影响个体及其家庭的生活质量。

表1 针对儿童脑病，正在进行中的AAV基因疗法的临床试验项目

（图片来源：Zhou L et al., Mol Ther Methods Clin Dev., 2024）

 

表2 推动上述治疗方案进入临床试验的关键性临床前研究

（图片来源：Zhou L et al., Mol Ther Methods Clin Dev., 2024）

 

 

 

图1 正在进行的针对儿童的AAV基因疗法临床试验中的给药途径及所使用的AAV血清型

（图片来源：Zhou L et al., Mol Ther Methods Clin Dev., 2024）

一、脑部递送的AAV载体

腺相关病毒（AAV）作为脑部递送载体具有高效性。其中AAV2是首个广泛应用于中枢神经系统（CNS）研究的血清型，尤其在脑实质内注射中疗效显著，目前已在治疗应用和临床试验中得到验证。相比之下，AAV9能跨越血脑屏障（BBB），广泛转导CNS细胞，包括星形胶质细胞和神经元。但AAV9的细胞靶向性在成年与新生小鼠中存在差异。此外，AAV9能靶向新生小鼠大脑的多个区域，特别是锥体神经元和普肯耶神经元。后续研究也发现了一些新的血清型，如AAVrh.8和AAVrh.10，这些血清型在成年啮齿动物和非人灵长类动物（NHP）中经过系统性给药后显示出高效的CNS转导能力。

此外，在新生小鼠模型中，AAVrh.10、AAVrh.39、AAVrh.43、AAV9和AAV7也能高效转导CNS中的神经元和胶质细胞。需要注意的是，高剂量的系统性给药可能会影响新生小鼠的血脑屏障，从而增加转导率。在解释特定AAV跨越新生儿（或儿童）血脑屏障的能力时，这一因素需要谨慎考虑。

AAV-PHP.eB已被证实能够高效转导多个大脑区域，其高转导效率具有显著的鼠种特异性，且仅在C57BL/6J小鼠中表现突出。基于AAV-PHP.eB改造后的新型AAV衣壳在小鼠和NHP中进一步提高了CNS的转导效率。近期研发的AAV9变体，如AAV.CPP.16、AAV.CPP.21，在多种小鼠模型和NHP中展现出优于AAV9的跨血脑屏障和CNS转导能力，尤其在系统性给药后效果显著。同样，基于AAV9的变体AAV-MaCPNS1和AAV-MaCPNS2在静脉注射后也表现出显著的CNS转导提升。然而，这些新型变体尚未得到广泛应用，其安全性仍需进一步深入研究。

目前临床应用最广泛的血清型仍然是AAV9，其次是AAV2、AAVrh.10和AAVhu.68。除了新型血清型或变体外，自互补型AAV（scAAV）通过携带双链cDNA实现了更高效、更快速的转导，但代价是降低载体容量。另一种靶向CNS的方法是修饰外周表达酶，以增强其跨越血脑屏障的能力。此外，研究还开发了通过鼻腔给药的方法将AAV递送至大脑。AAV治疗神经系统疾病的一个重大障碍是预先存在的体液免疫。例如，AAV2和AAV9在人群中的血清抗体阳性率分别为72%和47%，这可能影响系统性给药的效果，甚至排除约半数患者。然而，新生儿（或儿童）接触天然AAV的机会少，因此受影响较小。相比之下，由于使用剂量较低且暴露有限，脑内注射（如脑实质内注射、脑室内注射或鞘内注射）受既有免疫影响较小，这为临床应用提供了潜在的解决方案。

溶酶体贮积症

溶酶体贮积症（LSDs）是一类由关键酶基因突变引发的常染色体隐性遗传病，因溶酶体功能缺陷导致未消化底物在细胞内积累，影响中枢神经系统和外周器官。目前已鉴定出70多种类型，新生儿发病率约为1/5000，其中超过一半伴随神经系统病变。LSDs的“交叉矫正”特性显著，即分泌缺陷酶的细胞可使邻近细胞利用这些酶，无需特定靶向或启动子即可发挥治疗效果。即使酶水平仅达到正常的1-10%，也能有效减少底物积聚。此外，动物模型很好地重现LSDs的临床过程，验证了基因治疗的应用前景。

晚期婴儿型神经元蜡样质脂褐质沉积症（LINCL）是一种由CLN2基因突变引起的严重神经退行性疾病，会导致棕榈酰蛋白硫酯酶-1（PPT1）缺乏及自发荧光脂质色素的积聚，其症状通常在婴儿出生后18个月左右出现，表现为视觉和认知功能逐步衰退、癫痫发作及早期死亡。临床前研究表明，在啮齿动物和NHP模型中通过脑内注射表达PPT1的AAV2病毒载体安全有效。基于此，一项针对10名患者的临床试验中，研究人员在患者12个脑部位注射AAV2-CLN2（总剂量2.5E-12vg），结果显示神经缺损逐步减轻，但也观察到不良事件，包括1例致命性癫痫发作以及4例短暂性轻度体液免疫反应。后续研究使用更低剂量的AAVrh.10h-CLN2，虽然延缓了病程进展，但疗效低于重组PPT1治疗。另外，对于罕见亚型LINCL6的研究，鞘内注射scAAV9-CLN6已表现出治疗潜力，其相关临床试验（NCT02725580）已于2021年完成。未来仍需进一步优化剂量方案并评估安全性，尤其是替代性给药途径方面。

黏多糖贮积症（MPSs）是由降解粘多糖（GAG）所需关键酶缺陷引起的代谢性疾病。常见类型包括MPSⅠ、MPSⅡ和MPSⅢ。临床特征包括发育迟缓、认知障碍、骨骼异常、面容粗糙以及脏器肿大等。其中，MPSⅢ主要影响大脑，是基因治疗研究的重要方向，尤其是针对CNS相关病变的干预。

ⅢA型粘多糖贮积症（MPSⅢA）是一种罕见的溶酶体贮积症，由硫酰胺酶（SGSH）基因突变引发，导致溶酶体内肝素硫酸（HS）异常积累。主要特征为神经退行性病变及外周器官损伤，通常在儿童3-4岁时开始表现出症状，病情逐步恶化，并在青春期前后导致患者死亡。在临床前研究中，脑室内注射AAV5-SGSH联合增强子能够有效减少HS积聚，缓解神经炎症，并改善运动和认知功能；同时，静脉注射AAV9-SGSH可靶向中枢与外周器官，显著降低GAG积聚和神经炎症，延长小鼠的生存期。在2014年发表的一项Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，研究人员对4名年龄为2-6岁的MPSⅢA患儿实施了AAVrh.10-SGSH-IRES-SUMF1载体的脑内注射（总剂量7.2E-11vg/人），注射部位覆盖基底节白质的12个位置。试验过程中未观察到不良事件，表明载体设计、手术操作以及免疫抑制方案具有较好安全性。MRI检查显示，2名患者脑萎缩稳定，而另2名患者脑萎缩有所进展。值得注意的是，最小的患者（治疗时年龄为2岁8个月）在接受治疗后，认知功能出现改善。尽管由于样本量较小，疗效数据的普适性有限，但该研究验证了脑内注射在MPSⅢA治疗中的潜力。基于这一积极结果，研究团队于2018年启动了Ⅱ/Ⅲ期临床试验（NCT03612869），但目前尚未公开相关数据。此外，研究人员还提出了另一种方法，利用靶向肝脏并能够穿透血脑屏障的SGSH改造技术，为神经系统疾病基因治疗提供一种新的外周给药途径，但尚未开展相关临床试验。

ⅢB型粘多糖贮积症（MPSⅢB）是一种由于缺乏α-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAGLU）导致HS积累的遗传性代谢疾病，通常在2-4岁之间发病，表现为认知衰退，主要影响CNS，同时也会波及躯体器官，最终导致早逝。患者通常出生时无症状，但随着年龄增长，逐渐出现神经退行性病变，直至早期死亡。uniQure Biopharma开展的Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，针对4名年龄分别为20、26、30和53个月的MPSⅢB患者，使用AAV5通过16个注射点进行脑内注射，靶向多个脑区，并进行免疫抑制治疗。研究结果显示，所有患者的认知功能均有所改善，尽管报告了6例严重不良反应（共117例不良事件）。另一项使用AAV9-NAGLU和巨细胞病毒（CMV）启动子的临床试验由于药物供应问题和商业原因已终止（NCT03315182）。

异染性脑白质营养不良（MLD）由ARSA基因突变引起，该基因编码芳基硫酸酯酶A（ARSA）。在MLD病理过程中，ARSA功能缺陷导致硫苷脂在溶酶体内积聚，主要影响神经系统中的少突胶质细胞，进而导致少突胶质细胞退化和髓鞘完整性被破坏，引起神经功能恶化。MLD临床表现包括发育倒退、运动技能受损、肌肉无力、癫痫发作，最终导致严重残疾和早逝。目前，MLD治疗手段有限，主要以支持性治疗为主，旨在控制症状，提高生活质量。MLD发病年龄因疾病亚型而异，例如，晚发性婴儿型MLD是最常见的类型，通常在1-2岁之间出现，最早可在6个月时发病，最迟可延迟到4岁；青少年型MLD通常在3-10岁之间发病，但也可能出现在青春期或成年早期。了解不同发病年龄的症状特点有助于及时诊断和制定治疗方案。AAVrh10-ARSA通过脑内注射的方式在MLD小鼠模型中表现出优于AAV5-ARSA的治疗效果。后续毒理学评估表明，AAVrh10-ARSA脑内注射未出现严重不良事件，仅在高剂量组观察到轻微的神经炎症反应，这为AAVrh10-ARSA脑内注射的临床应用提供了进一步探索的依据。2014年启动的一项临床试验（NCT01801709）招募了5名年龄在6个月至4岁之间的患者，患者接受了12次AAVrh10-ARSA注射，注射部位为白质区域。患者分为两组，其中2名接受了1E-12vg的低剂量注射，3名接受了4E-12vg的高剂量注射。目前，该试验的临床数据尚未公开。此外，值得注意的是，MLD体外基因治疗产品Lenmeldy已于2024年3月获得FDA批准上市。

Ⅱ型戈谢病（急性神经病变型戈谢病），是一种罕见且严重的戈谢病亚型。患者通常在婴儿早期出现症状，在出生后的头几个月内，表现出严重的神经系统并发症，包括退行性脑损伤、癫痫发作、发育倒退、肌肉僵硬和呼吸困难。该病进展迅速，患者寿命明显缩短，很少能活过幼儿期。由于神经症状出现时，已存在较为严重的神经损伤，从而使得酶替代疗法（ERT）难以产生实质性的治疗效果。目前，多个临床研究正在探索替代治疗方案。包括2020年在美国启动的Ⅰ/Ⅱ期临床试验（NCT04411654），该试验通过脑池内注射AAV9载体携带糖脑苷酶基因（GBA1）对婴儿进行治疗。此外，2023年在中国启动的I期临床试验（NCT06272149）则采用脑室内注射AAV9-GBA1。两项试验的临床结果目前尚未公布。

GM2神经节苷脂贮积症是一组由GM2A基因突变引起的遗传性溶酶体贮积病，会导致GM2神经节苷脂在神经细胞中积聚，进而引发神经退行性病变，造成发育倒退、癫痫和运动功能障碍等严重神经症状。Tay-Sachs病与HEXA基因突变有关，而Sandhoff病则与HEXB基因突变相关。目前，GM2神经节苷脂症尚无根治方法，治疗主要依赖支持性护理。为提高治疗效果，研究人员通过AAV1将HEXA和HEXB联合注射至小鼠小脑深核（DCN）和丘脑中，可以显著延长Sandhoff病小鼠和猫模型的生存期。随后，研究人员改用AAVrh8以1:1比例联合递送HEXA和HEXB至丘脑和DCN中，发现进一步提高了生存率。脑室内注射AAVrh8-HEXA和AAVrh8-HEXB的研究也显示出积极效果。还有两项针对GM2神经节苷脂贮积症的临床试验展现出治疗希望。其中一项试验招募了2名患者，分别在7个月和30个月大时接受鞘内及丘脑/脑池内注射治疗后，均表现出良好的安全性，脑脊液HEXA活性提升，癫痫缓解时间延长。另一项正在进行的临床研究（NCT04669535）通过AAVrh.8按1:1比例双侧丘脑注射HEXA和HEXB，并结合脑池内/鞘内注射，但结果尚未公布。还有一项试验（NCT04798235）使用单一载体AAV9负载HEXA和HEXB进行鞘内注射，数据亦待发布。

GM1神经节苷脂贮积症，其特征是GM1神经节苷脂在体内多种组织中积聚。该病由GLB1基因突变引起，导致β-半乳糖苷酶活性缺乏，阻碍了GM1神经节苷脂的正常分解代谢。这种异常脂质代谢会导致退行性神经病变和全身性并发症。其临床表现因疾病亚型和严重程度而异，主要包括三种亚型：婴儿型、晚期婴儿/青少年型和成人型，每种亚型都有不同的发病年龄、症状和预后。针对GM1神经节苷脂贮积症，研究人员已经探索了多种注射途径和AAV血清型，并在不同模型中取得了积极进展。例如，在小鼠和猫模型中，通过脑脊液注射AAVrh10-GLB1，特别是脑室内注射和脑池内注射，实现了广泛的脑部转染，随后在NHP研究中也观察到脑部广泛的β-半乳糖苷酶表达，且未出现严重不良反应。此外，另一项研究中，脑室内注射AAVhu68-GLB1成功减轻了神经系统缺陷和运动功能障碍，延长了动物生存期。目前，针对婴儿和青少年型GM1神经节苷脂贮积症患者，正在进行一项AAV9-GLB1静脉注射的临床试验（NCT03952637），但尚未确定完成日期。遗憾的是，一项针对婴儿的AAVrh10-GLB1脑池内注射的临床试验（NCT04273269）因赞助公司停止运营而中止，与安全性无关。同时，一项针对婴儿和青少年型GM1神经节苷脂贮积症患者的AAVhu68-GLB1脑池内注射的临床试验（NCT04713475）正在进行中，但结果尚未公布。

Krabbe病（球形细胞脑白质营养不良症（GLD）），表现为半乳糖脑苷脂酶活性缺乏，导致半乳糖基神经酰胺和半乳糖基鞘氨醇在神经系统中积聚，进而引起包裹神经细胞的髓鞘逐渐受损，神经功能退化和全身性并发症。Krabbe病的晚期婴儿型和青少年型通常在儿童期发病，发病年龄一般在6个月到10岁之间，表现为发育倒退、运动功能丧失、肌肉僵硬、视力障碍和认知能力下降等症状。虽然晚期婴儿型和青少年型的疾病进展速度比婴儿型慢，但患者仍然面临着巨大的挑战，并且可能使寿命缩短。AAVrh.10-GALC的静脉注射和脑室内注射联合给药在Krabbe犬模型中显示出良好疗效，包括延长寿命和减少神经病理变化。此外，另一项研究表明，静脉注射AAVrh.10-GALC并联合造血干细胞移植（HSCT）可使GLD小鼠寿命延长超过10倍。这些成果为Krabbe病治疗带来了重大进展，并催生了若干临床试验。在2021年和2023年，分别启动了两项临床试验，共涉及15名患者，他们在HSCT治疗后，接受了低剂量或高剂量AAVrh.10-GALC静脉注射，数据尚未公开（NCT04693598和NCT05739643）。此外，一项更大规模的临床试验研究于2024年启动，旨在评估AAVrh.10-GALC静脉注射的长期安全性，随访期为36个月（NCT06308718）

Canavan病（CD）主要由于天冬氨酸酰化酶（ASPA）基因突变导致N-乙酰天门冬氨酸（NAA）在大脑中分解不足，进而影响白质的髓鞘化并引发海绵状神经退行性病变。该病的典型症状包括发育迟缓、智力障碍、肌张力低下、大头症、视神经萎缩等。在CD小鼠模型中，对出生后不同天数（P0、P6、P13和P20）的小鼠进行AAV9-ASPA、AAVrh.8-ASPA和AAVrh.10-ASPA的静脉注射后，表现出良好的疗效，包括NAA水平恢复正常、髓鞘化改善、视网膜病和神经病变改善以及生存期延长。相关早期临床试验中，对4-83个月大的婴儿和儿童进行多部位颅内注射rAAV2-ASPA，在5年随访期间，观察到NAA水平有所下降，并能适当预防脑部缺陷。进而研究人员在2021年启动了一项临床研究（NCT04998396），对30个月以下的患者进行AAV9-ASPA静脉注射，该试验的数据尚未公布。还有一项临床研究（NCT04833907）对3-60个月大的患者进行AAVOlig001-ASPA脑室内注射，靶向脑内少突胶质细胞，总剂量为3.7E-13。AAVOlig001是一种新开发的AAV衣壳，可以促进对少突胶质细胞的特异性靶向，目前结果尚未公布。

其他单基因神经系统疾病

AADC缺乏症

芳香族L-氨基酸脱羧酶（AADC）缺乏症由DDC基因突变引起，该基因编码的AADC酶对多巴胺和血清素的合成至关重要。基因突变导致AADC功能受损，神经递质合成紊乱，从而引发一系列婴幼儿期常见的神经和发育症状。临床表现包括肌张力低下、发育迟缓、运动障碍等，许多患者在5岁前去世。多项临床试验通过双侧壳核内注射AAV2-AADC显示出良好效果，包括生物标志物和运动功能改善。例如，直接向壳核注射剂量为1~2E-11的AAV2-AADC未引起严重不良事件，且治疗效果在年轻患者中更为显著。这些试验的成功促使PTC Therapeutics公司推出Upstaza，适用于欧洲和英国18个月及以上儿童。此外，PTC在美国启动了另一项Ⅱ期临床试验，预计于2028年完成（NCT04903288）。为提高疗效并扩大覆盖范围，一项临床研究探索了AAV2-AADC经颅内注射到黑质致密部（SNc）和腹侧被盖区（VTA），靶向中脑多巴胺能神经元，包括黑质纹状体、边缘系统和皮质系统通路，结果显示安全性良好并显著改善了运动和非运动症状。然而，考虑到药物递送的便利性，壳核内注射因定位更易实现且注射风险低，可能相较于SNc和VTA的深部注射更具优势，尽管疗效可能略低。

Rett综合征

Rett综合征主要影响女性，通常在6-18个月之间发病，其特征为发育倒退、技能丧失以及多种神经和身体功能障碍。常见症状包括重复性的手部动作、运动协调障碍、呼吸异常、癫痫发作和智力障碍。大多数病例由MECP2基因突变引起，但具体发病机制复杂。MECP2基因的表达需要精确调控，过度表达会导致神经毒性和突触可塑性受损，而表达缺失则会导致MECP2蛋白水平不足，进一步加重疾病病理。一项临床前研究使用含miRNA结合位点的截短miniMECP2，在Rett综合征小鼠模型中显示出高安全性且未影响疗效。另一项研究通过引入不稳定型MECP2元件，诱导mRNA的不稳定性，降低了过表达的风险，同样获得积极治疗效果。这些研究推动了后续临床试验的启动，包括针对5-8岁患者的AAV9-miniMECP2鞘内注射试验（NCT06152237）和针对4-10岁患者的AAV9-MECP2脑室内注射试验（NCT05898620），两项研究目前未公布结果。

肾上腺脑白质营养不良

肾上腺脑白质营养不良（ALD）是一种罕见的X连锁遗传病，由ABCD1基因突变引起。该基因编码腺白质营养不良蛋白（ALDP），对过氧化物酶体膜的完整性和极长链脂肪酸（VLCFA）转运至关重要。ALDP功能异常导致过氧化物酶体中VLCFA代谢障碍，进而引发其积聚，使得CNS的脱髓鞘和肾上腺功能不全。儿童脑型ALD（CCALD）是最严重且最常见的表现，主要影响4-10岁男孩，表现为迅速的神经功能衰退，包括认知退化、行为变化、视力受损和运动障碍。CCALD常在症状出现后短时间内致残或死亡，迫切需要干预策略。目前的治疗方法，如VLCFA限制饮食和HSCT，可以一定程度减缓病情进展，但无法治愈且存在局限性。外源性慢病毒基因治疗，利用人ALDP编码构建体对血液干细胞进行转导，在临床前研究中表现出良好的前景，经过蓝鸟生物公司Ⅱ期临床试验后，2022年获得FDA批准（商品名：Skysona）。然而，每次治疗费用高达300万美元，仍存在较大的可及性挑战。此外，正在进行的Ⅲ期临床试验（NCT03852498）旨在进一步评估该疗法的疗效和安全性。AAV基因治疗通过修复VLCFA代谢异常，阻止神经退行性病变，是治疗ALD的一种有效方案。然而，ALDP并非分泌蛋白，这意味着修复后的ALDP无法在ALD中跨细胞传递。因此，准确地将ABCD1基因递送至与疾病相关的细胞中至关重要。ALDP在多种细胞类型中的缺失可能是导致疾病进展的一个重要因素。一项研究比较静脉注射和脑室内注射AAV9-ABCD1，并结合CMV增强子/鸡β-肌动蛋白的杂合启动子，发现静脉注射能更广泛地递送至大脑和脊髓中，并有效降低小鼠大脑VLCFA水平。此外，静脉注射AAV9-ABCD1可以有效靶向肾上腺，并缓解ALDP缺乏现象。进一步研究通过使用不同细胞类型特异性的启动子进行ABCD1基因递送，可能有助于揭示ALD发病过程中主要受影响的细胞类型，从而促进设计更具靶向性的AAV载体，减少靶外效应（如神经毒性），并优化治疗效果。2022年，AAV9-ABCD1脑脊髓注射治疗成人肾上腺髓鞘神经病的Ⅰ/Ⅱ期临床试验（NCT05394064）为探索AAV基因治疗在ALD中的潜力提供了重要数据。

Dravet综合征

Dravet综合征（DS）是一种罕见的儿童癫痫，表现为频繁的癫痫发作、认知障碍和发育迟缓。大多数DS病由SCN1A基因突变引起，该基因编码电压门控钠离子通道Nav1.1的α亚基。SCN1A基因功能突变会导致神经元兴奋性增加，易引发癫痫发作。针对SCN1A突变引起的DS，研究人员已经探索了多种AAV基因治疗策略。其中一种方法是使用ETX101药物，该药物利用AAV9递送一种GABA能调控元件和一种工程化转录因子，以增强内源性SCN1A基因的转录。在小鼠模型中，ETX101显示出减少高热性癫痫发作和降低死亡率的潜力。随后的NHP研究证实了ETX101脑室内注射的安全性。目前，三项临床试验（NCT06283212、NCT06112275和NCT05419492）正在进行，旨在进一步评估该治疗方法。此外，其他AAV基因疗法，如AAV-SCN1B（增强GABA能神经元中Nav1.1的表达）和基因编辑疗法，在临床前研究中也展现出较好的结果，但尚未进入临床试验阶段。

巨轴索神经病

巨轴索神经病（GAN）是一种常染色体隐性遗传疾病。GAN基因突变导致巨轴蛋白功能丧失，进而引发脊髓和大脑中的神经元及胶质细胞等多种细胞类型的轴突膨大，轴突内充满了结构紊乱的中间纤维（IFs）。患有这种疾病的儿童通常会出现运动和感觉功能障碍，并在20~30岁时死亡。目前，尚无有效的GAN治疗方法。AAV2-GAN利用CMV启动子，在人类成纤维细胞模型中有效减少了IF积聚。另一项体外试验，使用慢病毒递送GAN能够减少来自GAN患者诱导多能干细胞来源的运动神经元中的IF积聚。在19-20个月大的GAN小鼠模型中，脑池内注射10mL，总计剂量为7.2E-10vg的AAV9-CMV-GAN，广泛转导了脑干和脊髓的大面积区域，成功清除该区域周围蛋白积聚，但在大脑区域未见明显效果。在GAN小鼠模型中，脊髓内注射5E-10vg的AAV9/JeT-GAN则延迟了运动功能障碍的发生，并在一定程度上缓解了后期症状，同时在脊髓和背根神经节中实现了长期的巨轴蛋白表达。基于上述临床前研究结果，一项针对3岁及以上的儿童或成人进行四种递增剂量的scAAV9-GAN脊髓内注射临床研究项目已启动（NCT02362438），目前尚未公布结果。

戊二酸血症1型

戊二酸血症1型（GA-1）是由GCDH基因突变所引起，导致大脑中戊二酸（GA）和3-羟基戊二酸（3-OH-GA）积聚，最终引发脑损伤和行为功能障碍。目前全球约有75000名患者，预期寿命为2-3年，尽管早期诊断和适当护理能够帮助改善预后，但30%的幸存者仍然面临长期神经功能障碍。一项GA-1小鼠模型研究中，向脑室内注射剂量为1.5E-10vg的scAAV9-GCDH，结果发现能够显著提高生存率。为进一步探索，一项临床试验于2024年启动（NCT06217861），该试验对6岁以下的患者进行脑室内注射rAAV9-GCDH，并采用递增剂量，目前尚未公布结果。

二、AAV基因治疗的未来研究方向

尽管已有前景良好的临床前和临床研究数据（见表1，2），但将AAV基因替代疗法转化为临床应用仍面临若干挑战，包括优化递送方法、确保靶向和基因持续表达、应对免疫反应以及最小化潜在不良反应。未来的研究应集中在完善治疗策略、开发联合疗法以提高疗效。此外，还需要开展大规模临床试验，以确立基因治疗在患者中的安全性、有效性和长期疗效。

优化递送方法

针对以特定脑区退化为特征的疾病，局部注射能够有效靶向病灶，尤其是采用MRI引导的对流增强递送等先进技术来增强AAV分布时。然而，一些影响外周神经系统和CNS的单基因疾病，其特定脑区会出现退化。对于这类疾病，给药途径如脑实质注射或全身注射，往往疗效有限。为克服这一局限性，研究人员探索了联合递送方法（表1，2），例如将脑室内注射与静脉注射相结合，以最大程度地提高治疗效率。此外，其他研究成功地将脊髓内注射与脑池内注射或丘脑内注射相结合，用于治疗Tay-Sachs病，证实了这种联合给药方式的安全性与有效性。目前，一项正在进行的临床试验（NCT04669535）也采用了类似的联合给药策略。AAV跨血脑屏障的能力对给药途径的选择至关重要。对于那些能够有效穿透血脑屏障的AAV载体，可以通过静脉注射或脊髓内注射等不太侵入性的方式替代脑实质注射或脑室内注射。同时，鼻腔递送等新型递送方法也正在开发中。未来，开发具有增强血脑屏障穿透能力的新型AAV衣壳，以及探索新型给药途径，将有助于提高AAV基因治疗的安全性与有效性。

AAV组织亲和性与载荷容量

不同AAV血清型对不同细胞类型表现出不同的组织亲和性，例如AAV9倾向于星形胶质细胞和神经元，而针对少突胶质细胞的AAV变体正在开发中，以期治疗与少突胶质细胞退化相关的白质损伤。AAV的组织亲和性存在物种差异，甚至同一物种在不同年龄阶段有所不同，因此在解读不同实验模型的数据时需谨慎。AAV的载荷容量通常约为4.7kb，这对如SCN1A基因突变所导致的DS等疾病是一个挑战。为解决载荷限制，研究人员正在探索多种策略，包括递送更小的调控基因，以增强靶基因的表达；使用截短但功能完整的基因片段；开发混合型或双AAV载体。这些方法有望突破载荷瓶颈，提升AAV基因治疗的疗效。

AAV基因治疗中的免疫反应问题

免疫反应可以由多种因素引起，包括AAV衣壳、转基因载体及其编码蛋白。需要特别注意的是，在将临床前数据转化为临床研究时，物种间的免疫系统差异以及免疫系统的发育差异必须考虑在内。因此，研究人员开发了多种策略来减轻AAV注射后的免疫反应，包括在AAV递送前、中、后期使用免疫抑制剂（如类固醇和雷帕霉素），同时还通过AAV衣壳改造来逃避免疫监测。此外，还有通过去除未甲基化的CpG基序来防止转基因衣壳被Toll样受体识别，或通过改变AAV表面结构来规避免疫识别。因此，综合考虑这些因素对于优化AAV基因疗法的安全性和疗效至关重要。

三、从罕见病到常见病的治疗

单基因疾病与复杂神经退行性疾病中所涉及的相同的基因突变，为开发能够同时应对罕见病和常见病的AAV基因疗法提供了重要契机。这种双重应用潜力激励制药行业加大对此类疗法的投资，因为它们不仅能够治疗罕见病，还可在应对更常见疾病方面实现商业突破。例如，AAV-GBA1可用于治疗Ⅱ型戈谢病中的GBA1突变，也可以应用于帕金森病，因为GBA1突变是两种疾病的共同遗传风险因子。同样，已获FDA批准用于治疗AADC缺乏症的AAV-AADC疗法，也被研究用于帕金森病，以恢复多巴胺合成，目前已有相关临床试验完成。此外，通过递送关键基因治疗一类疾病，而非聚焦单一罕见病，也是一种重要策略。例如，通过AAV介导的视蛋白递送技术有望治疗多种视网膜退行性疾病，这种灵活的治疗平台能够同时应对多种罕见病与常见病，充分体现了AAV基因治疗在疾病领域的广泛适应性与发展潜力。

四、结论

除了上述讨论的因素外，其他一些重要考量，包括给药方案、给药时机以及临床前试验中合适动物模型的选择也对将AAV基因疗法从临床前研究成功转化为临床应用具有重要影响。此外，许多以神经病理为特征的儿童单基因疾病（如原发性线粒体病、脆性X综合征、Angelman综合征、SLC13A5缺陷症、SLC6A1相关疾病、结节性硬化症和CDKL5缺陷症）由于多种障碍尚未进入临床试验阶段。通过克服这些障碍，包括优化给药方案、改进治疗时机以及强化临床前建模，有望推动针对更广泛疾病（涵盖罕见病和常见病）的AAV基因疗法的开发。随着技术挑战的不断克服，AAV基因疗法的前景愈发光明，为满足多种未被满足的医疗需求提供了新的希望。