帕金森病是老年人群中最常見的神經(jīng)退行性疾病之一。左旋多巴是目前臨床上最常用的帕金森病治療藥物之一，但該藥物除干預(yù)帕金森病累及的基底節(jié)多巴胺神經(jīng)環(huán)路并恢復(fù)其功能外，還非特異性地作用于全腦和全身所有其他多巴胺系統(tǒng)，缺乏選擇性并由此引發(fā)多種副作用，因而亟需研發(fā)高度特異性的帕金森病治療方法。?

11月2日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所/深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院路中華/戴輯/鮑進(jìn)團(tuán)隊，在《細(xì)胞》（Cell）上，在線發(fā)表了題為Circuit-specific gene therapy reverses core symptoms in a primate Parkinson’s disease model的研究論文。該研究報道了一種全新的基于逆向腺相關(guān)病毒（retrograde AAV）的神經(jīng)調(diào)控策略。這一技術(shù)與現(xiàn)有左旋多巴和多巴胺受體激動劑類藥物相比最大特點是可以實現(xiàn)對帕金森病累及的基底節(jié)神經(jīng)環(huán)路的精準(zhǔn)靶向干預(yù)，而不影響全腦全身任一其他多巴胺通路和系統(tǒng)，為帕金森病臨床治療提供了潛在的全新精準(zhǔn)干預(yù)技術(shù)。

帕金森病的病因是中腦黑質(zhì)腦區(qū)多巴胺神經(jīng)元的大量死亡，導(dǎo)致基底節(jié)運動控制中樞的兩條關(guān)鍵神經(jīng)通路：直接通路和間接通路的活動失調(diào)并表現(xiàn)為一系列以運動障礙為主的臨床癥狀。其中，直接通路中受多巴胺調(diào)控的關(guān)鍵節(jié)點是紋狀體腦區(qū)表達(dá)D1型多巴胺受體的D1中棘神經(jīng)元，且這些神經(jīng)元在運動控制中起到類似“油門”-即促進(jìn)運動的作用；在帕金森病中這些神經(jīng)元活動被長期抑制，是導(dǎo)致帕金森病運動癥狀的關(guān)鍵因素之一。

過往基于嚙齒類動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，只要特異性逆轉(zhuǎn)D1中棘神經(jīng)元的活動抑制，便可以起到治療帕金森病運動癥狀的功效；但實現(xiàn)這一靶向調(diào)控需要使用經(jīng)過遺傳改造的、在D1中棘神經(jīng)元中表達(dá)外源蛋白元件的轉(zhuǎn)基因動物，這是在靈長類大腦特別是人腦中完全無法實施的技術(shù)策略。該團(tuán)隊通過對這一技術(shù)瓶頸進(jìn)行系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，若要在紋狀體腦區(qū)中做到對直接通路的D1中棘神經(jīng)元進(jìn)行干預(yù)而不影響同一腦區(qū)中的間接通路D2中棘神經(jīng)元（在運動控制中起到類似“剎車”的作用），可以利用這兩類神經(jīng)元的神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)差異，即只有D1中棘神經(jīng)元的軸突投射至遠(yuǎn)離紋狀體的黑質(zhì)網(wǎng)狀部腦區(qū)，而D2中棘神經(jīng)元的軸突投射至緊鄰紋狀體的外側(cè)蒼白球腦區(qū)。?

基于這一特有環(huán)路結(jié)構(gòu)差異，該研究創(chuàng)新性地提出：將高效感染神經(jīng)元軸突的逆向AAV病毒遞送至黑質(zhì)網(wǎng)狀部，且這些逆向AAV感染軸突并標(biāo)記D1中棘神經(jīng)元；而D2中棘神經(jīng)元的軸突遠(yuǎn)在蒼白球，因此在結(jié)構(gòu)上杜絕了被標(biāo)記的可能。這一D1中棘神經(jīng)元靶向標(biāo)記策略輔以化學(xué)遺傳學(xué)介導(dǎo)的神經(jīng)活動調(diào)控，即可在靈長類腦中對D1中棘神經(jīng)元/直接通路進(jìn)行選擇性活動調(diào)控，從而實現(xiàn)對帕金森病運動癥狀的靶向干預(yù)。該技術(shù)創(chuàng)新的優(yōu)勢在于在全腦所有多巴胺通路中，高度選擇性地調(diào)控了基底節(jié)直接通路，而不會干擾全腦和全身其他多種多樣的、未受到帕金森病影響的多巴胺通路和相關(guān)功能，從而實現(xiàn)了疾病干預(yù)的高度靶向性。

為實現(xiàn)上述策略，科研團(tuán)隊開發(fā)了高效逆向標(biāo)記D1中棘神經(jīng)元的全新AAV衣殼AAV8R12，以及驅(qū)動目標(biāo)基因在中棘神經(jīng)元廣泛表達(dá)的全新啟動子G88P2/3/7。通過與深圳先進(jìn)院腦所和深港腦院研究員李翔合作，該團(tuán)隊篩選了化學(xué)遺傳學(xué)元件rM3Ds以與全身系統(tǒng)給藥相匹配。上述組件構(gòu)成的神經(jīng)調(diào)控體系，能夠在小鼠腦中和獼猴腦中靶向激活D1中棘神經(jīng)元/直接通路。?

進(jìn)一步，動物實驗發(fā)現(xiàn)，這一基于神經(jīng)環(huán)路逆向示蹤的神經(jīng)調(diào)控策略，在靈長類帕金森病模型中高效逆轉(zhuǎn)了運動相關(guān)的疾病表型：相較于干預(yù)前，干預(yù)后動物的運動遲緩癥狀得到緩解，震顫表型基本去除，運動技巧也得到恢復(fù)。深圳先進(jìn)院腦編輯中心研究員路中華在描述這一嶄新的靶向神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的療效時說道：“令人振奮的是，對比現(xiàn)有的左旋多巴藥物治療，新技術(shù)表現(xiàn)出多個獨有優(yōu)勢。第一，環(huán)路靶向神經(jīng)調(diào)控起效更快。第二，環(huán)路靶向神經(jīng)調(diào)控單次給藥后藥效維持至少24小時，而左旋多巴通常藥效不超過6小時。第三，環(huán)路靶向神經(jīng)調(diào)控在長期持續(xù)給藥（超過8個月）后藥效穩(wěn)定且不會引發(fā)服用左旋多巴常見的副作用-異動癥?！贝送猓笮喟托枰两鹕∪擞胁糠謿堄喽喟桶飞窠?jīng)元以將其轉(zhuǎn)化為多巴胺，而環(huán)路靶向神經(jīng)調(diào)控不依賴這一轉(zhuǎn)化步驟，理論上為晚期喪失所有多巴胺神經(jīng)元的帕金森病人提供了可行的全新干預(yù)策略。

研究團(tuán)隊正在積極開展這一技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化工作。幾乎所有的神經(jīng)系統(tǒng)疾病均伴隨特定神經(jīng)環(huán)路的功能異常，而過往技術(shù)尚未實現(xiàn)在靈長類腦中對這些疾病累及的重要神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行精準(zhǔn)功能矯正以達(dá)到干預(yù)疾病表型的目的。本研究建立的神經(jīng)調(diào)控框架和技術(shù)體系，為在靈長類腦中實現(xiàn)靶向干預(yù)疾病神經(jīng)環(huán)路，并逆轉(zhuǎn)疾病表型提供了重要范例。

深圳市婦幼保健院、徐州醫(yī)科大學(xué)、南方醫(yī)科大學(xué)、中國科學(xué)院上海藥物研究所中科中山藥物創(chuàng)新研究院等的科研人員參與研究。

論文鏈接

逆向AAV介導(dǎo)的帕金森病神經(jīng)環(huán)路靶向神經(jīng)調(diào)控策略

靶向標(biāo)記策略高效標(biāo)記獼猴紋狀體腦區(qū)