研究人员开创了针对脑部疾病的非侵入性基因疗法

赖斯大学Jerzy Szablowski领导的研究小组开发了一种新方法，为通过基因疗法治疗脑部疾病带来了希望。这种创新方法可以以新发现的精确度针对大脑的特定区域，从而改变遗传病和心理健康问题的治疗方法。研究人员的研究成果最近发表在《自然通讯》上。

基因疗法可以纠正基因缺陷，但将治疗基因输送到大脑却面临巨大挑战。传统的非侵入性方法效率低下，针对的是整个大脑而不是患病区域，并且会影响健康组织，从而导致潜在的毒性。

生物工程学助理教授 Szablowski 说：“一种常用的替代方法是在颅骨上钻一个洞，然后将针插入大脑，但这种手术具有侵入性，有其自身的风险。”

研究小组开发了一种技术，可以让载体(用于将遗传物质递送到脑细胞的工具)进入目标区域，同时防止细胞出血。该技术包括将经过修改的基因递送载体注入血液，使其能够进入大脑。

诊所使用的一些载体称为腺相关病毒载体 (AAV)，可以在聚焦超声治疗后进入大脑，但它们进入大脑的效率往往有限，并且会传导体内的许多其他组织。研究人员对 AAV 进行了修改，使它们有机会更有效地前进。

研究人员推测，通过修改载体外壳，他们可以找到能够改善向大脑输送的蛋白质序列，但仅限于超声刺激区域。此外，他们推测他们可以找到能够同时减少肝脏转导的载体，肝脏是常见基因输送载体的主要目标之一，也是基因治疗中最大的毒性来源之一。

“为了找到最佳载体，我们向小鼠体内注射了 13 亿个变体，”这项研究的主要作者理查德·李 (Richard Li) 说道。研究人员随后用超声波刺激特定大脑区域，以便将病毒传送到特定大脑区域。

李说：“通过提取进入大脑的载体，我们发现了数千个有希望的候选者。”

通过严格的测试，研究人员确定了几种能够增强脑输送并最大限度地减少肝脏靶向的载体。

萨布洛夫斯基表示，基因治疗载体的工程化已经开展多年，有望治疗影响整个大脑的疾病。“这项研究是工程载体和聚焦超声输送首次结合，”他说。

这种新方法提供了一种将基因传递到特定大脑部位的非侵入性方法，使其特别适合治疗发生在特定大脑区域的疾病，例如精神疾病。该团队的研究表明，与临床上使用的未进行聚焦超声治疗的 AAV 相比，将超声波与工程载体相结合可将大脑与肝脏传递的特异性提高约 1,000 倍。

“这是一项重要的改进，因为更高的肝脏转导可以限制毒性，”Szablowski 说。“而脑部输送效率的提高意味着需要的载体剂量更低，从而有可能降低基因治疗的成本。”

研究团队成员包括莱斯大学生物工程研究生 Manwal Harb、前莱斯大学研究助理 James S. Trippett、加州理工学院生物学博士生 Hongyi R. Li 和 John E. Heath，以及加州理工学院化学与医学工程教授 Mikhail G. Shapiro。