使用腺相關病毒
（AAV）
介導的基因傳遞來提高神經保護蛋白在對抗破壞性神經退行性疾病方面表現出巨大的希望。肌萎縮側索硬化症
（ALS）
是其中一種由上運動神經元和下運動神經元
（MN）
缺失引起的疾病，其中90-95%的病例為散發性肌萎縮側索硬化症
（SALS）
。由於SALS的病因還不明確，目前迫切需要神經元保護和儲存的干預措施。
Caveolin-1
（Cav-1）
、膜/脂筏
（MLRs）
支架和神經保護蛋白和MLR相關訊號成分在死後人腦退化神經元中減少。以往研究表明，當SynCav1轉基因小鼠
（TG）
與突變的人類超氧化物歧化酶1
（hSOD1G93A）
ALS小鼠模型，雙轉基因小鼠
（SynCav1TG/hSOD1G93A）
表現出更好的運動功能和更長的存活時間。
2022年7月11日，來自加州大學聖地亞哥分校的Brian P。 Head團隊在
Theranostics
上發表了題為“
Subpial delivery of adeno-associated virus 9-synapsin-caveolin-1
（AAV9-SynCav1）
preserves motor neuron and neuromuscular junction morphology， motor function， delays disease onset， and extends survival in hSOD1
G93A
mice
”的研究文章，該研究使用AAV9-SynCav1探索脊髓中靶向神經元的Cav-1上調是否可以改善家族性 （F） ALS的突變人源化小鼠和大鼠
（hSOD1G93A ）
模型的運動功能並延長壽命。
研究結果
1。 AAV9-SynCav1向腰脊髓的遞送增加了腰椎和胸脊髓中Cav-1蛋白的表達
為實現脊髓運動神經元的有效AAV9轉導和Cav-1轉基因的峰值表達，研究者選擇在第8周透過軟膜下遞送AAV9-SynCav1，AAV9-SynRFP的腰椎軟膜下輸送導致RFP在下胸椎至腰椎（T11至L5）中強烈表達，在上胸椎和頸椎區域檢測到低表達（圖1）。
圖1：AAV9-SynRFP下傳遞至腰椎脊髓（L1）導致RFP在整個腰椎的轉基因表達。
2。 AAV9-SynCav1顯著延遲BW損失和疾病發作，延長hSOD1G93A小鼠的生存期，並表現出更好的RW耐力
接下來研究者評估了AAV9-SynCav1的軟膜下遞送是否可以為ALS的hSOD1
G93A
小鼠模型提供治療益處（圖2A-B）。與hSOD1
G93A+
control
相比，hSOD1
G93A+
AAV9-SynCav1小鼠在兩性中均表現出顯著延遲的BW損失（圖2C-D），與對照相比延遲約15%。在疾病進展方面，雄性和雌性hSOD1
G93A+
control
小鼠在20周時測量了晚期疾病發作，而
AAV9-SynCav1處理的hSOD1
G93A
雌性小鼠表現出延遲的晚期疾病發病至23周（體重下降約11%）
（圖2E-F）。
圖2：在hSOD1G93A小鼠中，軟腦膜遞送AAV9-SynCav1顯著延遲疾病發作，儲存BW並延長生存期。
在第8周（軟膜下手術前），所有組的小鼠都接受了RW測試的訓練。然後將hSOD1
G93A
小鼠隨機分配到naive組、control組和SynCav1組。在第16周再次透過RW測試評估運動功能。與之前的研究一致，與WT相比，hSOD1
G93A
naïve組小鼠的兩性總距離顯著減少（圖3A），與對照小鼠相比，hSOD1
G93A+SynCav1
小鼠的總跑步距離顯著增加（圖3B）。此外，與hSOD1
G93A+
control
小鼠相比，hSOD1
G93A+SynCav1
小鼠表現出顯著更高的RW速度（圖3C）。這些資料表明，
透過RW效能測量，軟膜下AAV9-SynCav1遞送保留了運動功能。
圖3：AAV9-SynCav1處理的hSOD1G93A小鼠在自主跑輪（RW）運動試驗中表現更好。
3。 AAV9-SynCav1保留hSOD1G93A小鼠的脊髓腰腹角和腓腸肌的NMJ形態中的α運動神經元形態
在軟膜下SynCav1遞送後，研究者測定了腰腹角區（L3-L5）的下運動神經元（MN）細胞計數和形態（圖4A）。如圖，與WT小鼠相比，19周雄性和雌性hSOD1
G93A
小鼠的ChAT+MN的總數和細胞體（即胞體）面積均顯著降低，這與先前的工作一致。相比之下，
與對照hSOD1
G93A
小鼠相比，SynCav1保持了MN數量和正常形態，並防止了脊髓腰椎腹角MN的丟失。
圖4：SynCav1 prevented lumbar ventral horn motor neuron loss in 19 wk hSOD1G93A mice。
最後，研究者觀察到SynCav1遞送時下腰椎水平更好的運動功能和MNs的儲存，分析了腓腸肌中的NMJ形態（圖5A）。在19周時，來自hSOD1
G93A
naïve和hSOD1
G93A+
control
的小鼠的NMJ佔用率顯著下降（圖5B-C），分別在naïve組和hSOD1
G93A+
control
小鼠中測量的NMJ佔用率只有30%和20%，表明
GA肌肉嚴重去神經支配。
相比之下，與hSOD1
G93A
相比，hSOD1
G93A+SynCav1
小鼠中突觸素的NMJ佔有率在兩種性別中均顯著更高，結果與在hSOD1
G93A+SynCav1
組中觀察到的更高RW效能一致。
圖5：SynCav1傳遞儲存了腓腸肌內的NMJ形態。
綜上所述，本研究表明，
軟膜下SynCav1基因遞送到hSOD1
G93A
小鼠的腰脊髓可延長雄性和雌性小鼠的存活率並維持體重，保留腹角的α運動神經元，這與體細胞大小、Cav-1表達和保留下肢的NMJ都獨立於影響突變hSOD1的表達而發生。
這些資料表明
SynCav1可能作為一種新的基因療法，用於治療ALS和其他形式的未知病因的CNS疾病的神經退行性疾病
。
未來需要進一步的研究來確定SynCav1在疾病後期交付時對疾病進展的影響。
參考文獻
Wang S， Ichinomiya T， Savchenko P， et al。 Subpial delivery of adeno-associated virus 9-synapsin-caveolin-1 （
AAV9-SynCav1
） preserves motor neuron and neuromuscular junction morphology， motor function， delays disease onset， and extends survival in hSOD1
G93A
mice。
Theranostics
。 2022；12（12）：5389-5403。 Published 2022 Jul 11。 doi：10。7150/thno。72614
編譯作者：隨藝 （brainnews創作團隊）
校審：Charlie Brown （brainnews編輯部）