降低剂量30倍！AAV-Ep+衣壳变体展现出卓越的脑部递送效率

2025年8月11日

在基因治疗领域，腺相关病毒（AAV）作为载体已经被广泛应用，但现有的AAV载体在脑部应用时仍面临诸多挑战：

转导效率不够高：难以有效地将治疗基因递送到目标细胞；

剂量需求大：需要使用高剂量才能达到治疗效果；

副作用风险：高剂量可能带来不必要的安全隐患；

跨物种差异：在小鼠中有效的载体在大型哺乳动物中可能效果不佳。

2025年5月，来自美国宾夕法尼亚大学和俄亥俄州立大学的研究团队在《Science Translational Medicine》发表了研究成果，通过非人灵长类动物(NHP)筛选，成功开发出AAV-Ep+衣壳变体，在脑部基因递送效率上显著优于现有载体，为神经退行性疾病的基因治疗提供了新的技术选择。

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AAV-Ep+的诞生：NHP体内筛选策略

研究团队采用了独特的筛选方法：在非人灵长类动物中直接筛选，而非传统的小鼠模型。通过在AAV衣壳的可变区域插入半随机七肽，生成了包含约680万种衣壳变体的AAV1、AAV2和AAV9文库（其中基于AAV1的衣壳变体约130万种、基于AAV2的衣壳变体约230万种、基于AAV9的衣壳变体约325万种）。将这三种血清型的文库混合后注入成年恒河猴的侧脑室，收集感兴趣的脑区，包括室管膜和大脑皮层，提取病毒DNA，测序，生成第二轮AAV文库。将新制备的AAV文库注入第二只成年恒河猴的侧脑室，从中收集病毒DNA和细胞RNA（图1），通过病毒扩增子高通量测序来鉴定成功富集的衣壳。通过两轮筛选，研究者鉴定出一种名为AAV-Ep+的AAV衣壳，它在转导NHP的室管膜细胞和大脑神经元时表现出显著增强的效力。

图1. AAV衣壳文库富集和候选者选择

为什么选择非人灵长类？研究发现，在小鼠中筛选出的载体往往无法在大型哺乳动物中重现同样的效果。因此，团队选择在与人类更为相近的非人灵长类动物中进行筛选，大大提高了临床转化的成功率。

AAV-Ep+的四大优势

1. 超强的靶向能力。对室管膜细胞的转导效率比其亲本AAV1高22倍，能够广泛转导大脑皮质神经元和深层脑区，在整个脑室系统中实现均匀分布（图2）。

图2. AAV-Ep的报告基因评估结果。

（A）在成年恒河猴的侧脑室（上）和第四脑室（下）中检测荧光报告基因表达，该恒河猴4周前接受了四种候选衣壳的单侧脑室内注射。DIC（差分干涉对比显微镜），AAV-Ep1（AAV1变体；CAG.mTFP1）、AAV-Ep2（AAV2变体；CAG.mRuby3）、AAV-Ep3（AAV2变体；CAG:mNG）和AAV-Ep4（AAV9变体；CAG:mTagBFP）。（B）在（A）中检查的同一动物的额外室管膜区域中AAV-Ep1的荧光报告基因表达。（C）显示了向右侧前侧脑室注射（品红色箭头）的部位。

2. 卓越的跨物种兼容性。AAV-Ep+在多个物种中都展现出优异表现：

三种非人灵长类动物（恒河猴、非洲绿猴、食蟹猴）;

两种小鼠品系（C57BL/6和FVB）;

人源化诱导多能干细胞（iPSC）衍生神经元。

3. 显著降低剂量需求。在NHP中，AAV-Ep+的使用剂量比以往报道低30倍以上，达到的蛋白表达水平是正常人脑脊液的5-9倍，大幅提升了治疗的安全窗口。

4. 安全性优势。相比传统AAV9载体，AAV-Ep+展现出更好的安全特征：极低的外周组织转导（肝脏、心脏）；背根神经节转导率<3.3%，显著降低了毒性风险。

临床应用前景：CLN2疾病的基因治疗

CLN2病是一种罕见的遗传性神经退行性疾病，由TPP1酶缺陷引起。患儿通常在幼年发病，出现严重的神经功能退化，预后极差。

在缺乏TPP1活性的小鼠模型中，研究团队使用AAV-EP+载体递送人TPP1基因，显著改善了震颤症状，延长了生存期，脑组织中酶活性提高了7-27倍（图3A-C）。

在非人灵长类动物中，使用剂量仅为1×10¹²vg（远低于既往研究），脑脊液中TPP1浓度达到正常人的5-9倍（图3D，E）。

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图3. AAV-Ep+.hTPP1治疗对Cln2−/−小鼠的功能校正以及在NHPs中hTPP1的表达情况。（A）在7周龄时接受5×10¹⁰vg AAV-Ep+注射的小鼠组织匀浆中的TPP1酶活性，5周后收集样本。（B）在5分钟记录间隔内，指定频率下的静止性震颤幅度。（C）在7周龄时接受5×10¹⁰vg AAV-Ep+.hTPP1治疗的小鼠的生存曲线。（D）在1、2和4周后，接受AAV-Ep+.hTPP1脑室内注射的食蟹猴脑脊液中Pro-TPP1蛋白的丰度，以每只动物的基线值为基准进行标准化（每半球5×10¹¹ vg AAV-Ep+.hTPP1，总计1×10¹² vg）。（E）接受AAV-Ep+.hTPP1治疗的NHP脑脊液中的人类TPP浓度（ng/mL）与九份人类脑脊液样本中内源性TPP1的比较结果。

总结与展望

本研究通过在NHP中筛选AAV衣壳变体，成功鉴定出AAV-Ep+，为需要在CSF中表达目的蛋白的基因治疗提供了一种潜在的高效载体。

AAV-Ep+在多个物种中的转导效力表明其具有良好的临床转化潜力，其应用不仅限于CLN2疾病，同时也为多种神经系统疾病治疗开辟了新路径：

溶酶体贮积症：利用交叉校正机制治疗各类酶缺陷病；

帕金森病：递送神经生长因子；

阿尔茨海默病：表达治疗性抗体或纳米抗体；

肌萎缩侧索硬化症：分泌神经保护因子。

关于派真

作为一家专注于AAV 技术十余年，深耕基因治疗领域的CRO&CDMO，派真生物可提供从载体设计、构建到 AAV、慢病毒和 mRNA 服务的一站式解决方案。凭借深厚的技术实力、卓越的运营管理和高标准的服务交付，我们为全球客户提供一站式CMC解决方案，包括从早期概念验证、成药性评估到IIT、IND及BLA的各个阶段。

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