時(shí)間：2022-07-27 熱度：

以下文章來源于【iNature】
 

作為中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 中的常駐免疫細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞協(xié)調(diào)免疫反應(yīng)并動態(tài)塑造 CNS 中的神經(jīng)回路。小膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙和小膠質(zhì)細(xì)胞特異性基因突變與許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。開發(fā)有效和安全的將轉(zhuǎn)基因遞送到小膠質(zhì)細(xì)胞的載體將促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)和小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)疾病機(jī)制的研究。

2022年7月25日，北京生命科學(xué)研究所羅敏敏和林睿共同通訊在Nature Methods 在線發(fā)表題為“Directed evolution of adeno-associated virus for efficient gene delivery to microglia”的研究論文，該研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)腺相關(guān)病毒 (AAV) 變體通過 AAV 衣殼蛋白的定向進(jìn)化介導(dǎo)有效的體外和體內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)。這些 AAV-cMG 和 AAV-MG 變體能夠高效地將各種遺傳有效載荷遞送到小膠質(zhì)細(xì)胞中，并能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的轉(zhuǎn)基因表達(dá)以支持體內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞中的熒光標(biāo)記、Ca2+ 和神經(jīng)遞質(zhì)成像和基因組編輯。此外，單細(xì)胞 RNA 測序顯示 AAV-MG 變體介導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)基因遞送而不誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞免疫激活。

總之，該研究成功開發(fā)了兩類分別適用于體外侵染培養(yǎng)小膠質(zhì)細(xì)胞和體內(nèi)侵染內(nèi)源性小膠質(zhì)細(xì)胞的新型rAAV載體，拓展了各種研究手段被用于小膠質(zhì)細(xì)胞研究的可行性，并有希望應(yīng)用于小膠質(zhì)細(xì)胞基因療法的開發(fā)。

 作為常駐巨噬細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞約占中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 中總細(xì)胞群的 10%。小膠質(zhì)細(xì)胞最初被視為碎片清除劑，現(xiàn)在被認(rèn)為是正：筒±硤跫下 CNS 的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行主動監(jiān)視并在遇到免疫攻擊時(shí)啟動快速的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)。除了免疫功能外，小膠質(zhì)細(xì)胞在控制神經(jīng)回路發(fā)育和可塑性方面還具有多方面的作用。 小膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙是 CNS 衰老和包括神經(jīng)退行性疾病和腦癌在內(nèi)的 CNS 疾病進(jìn)展的關(guān)鍵因素。臨床研究已經(jīng)確定了在小膠質(zhì)細(xì)胞中高度表達(dá)的基因的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)改變，突出了小膠質(zhì)細(xì)胞在 CNS 疾病進(jìn)展中的作用以及靶向小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行治療干預(yù)的潛力。

 

研究小膠質(zhì)細(xì)胞的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于難以有效地標(biāo)記和操作它們。目前的方法依賴于生成胚系轉(zhuǎn)基因小鼠模型將轉(zhuǎn)基因或基因修飾引入小膠質(zhì)細(xì)胞，這是耗時(shí)、費(fèi)力和低效的。重組病毒載體代表了操縱小膠質(zhì)細(xì)胞的有吸引力的替代方案。特別是，由于低致病性，重組腺相關(guān)病毒（rAAVs）現(xiàn)在是基礎(chǔ)研究和基因治療中最常用的病毒載體。

 

盡管它們能夠在哺乳動物中轉(zhuǎn)導(dǎo)多種細(xì)胞類型，但使用現(xiàn)有 AAV 衣殼包裝的 rAAV 在小膠質(zhì)細(xì)胞中沒有達(dá)到高轉(zhuǎn)導(dǎo)率和足夠的轉(zhuǎn)基因表達(dá)水平，尤其是在體內(nèi)。小膠質(zhì)細(xì)胞（以及一般的巨噬細(xì)胞）的病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)也面臨誘導(dǎo)免疫激活的潛在問題。為了克服這些主要的技術(shù)挑戰(zhàn)，該研究進(jìn)行了定向進(jìn)化以開發(fā)具有工程衣殼的 AAV 載體，從而能夠有效地將基因遞送至小膠質(zhì)細(xì)胞。

 

該研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)腺相關(guān)病毒 (AAV) 變體通過 AAV 衣殼蛋白的定向進(jìn)化介導(dǎo)有效的體外和體內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)。這些 AAV-cMG 和 AAV-MG 變體能夠高效地將各種遺傳有效載荷遞送到小膠質(zhì)細(xì)胞中，并能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的轉(zhuǎn)基因表達(dá)以支持體內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞中的熒光標(biāo)記、Ca2+ 和神經(jīng)遞質(zhì)成像和基因組編輯。此外，單細(xì)胞 RNA 測序顯示 AAV-MG 變體介導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)基因遞送而不誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞免疫激活。

總之，該研究成功開發(fā)了兩類分別適用于體外侵染培養(yǎng)小膠質(zhì)細(xì)胞和體內(nèi)侵染內(nèi)源性小膠質(zhì)細(xì)胞的新型rAAV載體，拓展了各種研究手段被用于小膠質(zhì)細(xì)胞研究的可行性，并有希望應(yīng)用于小膠質(zhì)細(xì)胞基因療法的開發(fā)。

北京生命科學(xué)研究所羅敏敏實(shí)驗(yàn)室林睿博士、北京腦科學(xué)與類腦研究中心載體工程中心周宥彤、羅敏敏實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)婷、王睿宇為本文共同第一作者。該論文的其他作者還包括羅敏敏實(shí)驗(yàn)室黎亨、北京腦科學(xué)與類腦研究中心張忻爽、周向宇、張力博士、趙非博士，以及北京大學(xué)武照伐博士和李毓龍博士。林睿博士和羅敏敏博士為本文共同通訊作者。
 

  該研究受科技部、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院及北京市政府資助，在北京生命科學(xué)研究所和北京腦科學(xué)與類腦研究中心完成。本文第一作者林睿博士已在北京生命科學(xué)研究所成立獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室。林睿實(shí)驗(yàn)室開發(fā)和利用新技術(shù)對小膠質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)開展系統(tǒng)研究，具體信息參見實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站https://linlab.bio或聯(lián)系linrui@nibs.ac.cn，歡迎博士生、博士后和科研助理加入。