首次发现：AAV递送的RNAi疗法在非人灵长类脑中导致神经毒性

撰文 | nagashi

编辑 | 王多鱼

排版 | 水成文

神经退行性疾病，是一类由神经元障碍及其髓鞘丧失所致的神经性疾病，且会随着时间的推移而不断恶化。更重要的是，目前临床上针对神经退行性疾病的治疗方法仍十分有限。在神经退行性疾病中，亨廷顿舞蹈症等被称为多聚谷氨酰胺（PolyQ）疾病，这类疾病是由不同基因编码区CAG重复序列的异常扩展引起的。因此，抑制或沉默突变基因的表达是治疗PolyQ疾病的有效方法。

其中一种方法是利用腺相关病毒 （AAV） 载体递送RNAi来靶向沉默突变基因。这种方法已经在进行亨廷顿舞蹈症的早期临床试验 （临床试验编号NCT04120493） ，在其他polyQ疾病中也接近临床阶段，如脊髓小脑共济失调1型 （SCA1） 。 2021年10月18日，美国费城儿童医院 Beverly Davidson 等人在国际顶尖医学期刊  Nature Medicine 上发表了题为： Toxicity after AAV delivery of RNAi expression constructs into nonhuman primate brain 的研究论文。 这项研究表明，尽管在小鼠模型中使用腺相关病毒载体（AAV.miS1）递送治疗性RNAi能够预防或逆转脊髓小脑共济失调1型（SCA1），且具有长期安全性。然而，在 非人灵长类 中的研究却发现， AAV.miS1递送到小脑深部核或导致小脑毒性，这与反向末端重复 （ITR） 驱动的转录毒性神经反应相关 。  

脊髓小脑共济失调1型（SCA1）是一种成人发病的神经退行性疾病，由ATXN1基因编码区CAG扩增引起。虽然ATXN1广泛表达，但神经变性主要发生在小脑浦肯野细胞和脑干核，患者临床症状包括步态和肢体共济失调、眼球震颤、吞咽困难和言语异常等。 在此前，研究团队证实，通过AAV递送miRNA，可以预防和逆转SCA1小鼠疾病模型的行为缺陷和神经病理状况，其安全性和益处可以持续数个月甚至一年以上。更重要的是，在非人灵长类中进行的短期试点研究也被证实是安全的。 因此，为了将这一治疗技术推向患者，研究团队在非人灵长类中启动了实验性新药 （IND） 研究。 在这项研究中，为了评估AAV.miS1在非人灵长类中的长期安全性和耐受性，研究团队以三种逐步增加的剂量给实验动物注射，然后由外科团队和兽医人员完成注射后评估。大约3个月后，其中一组实验动物出现共济失调、震颤、头倾斜和发音障碍。  

AAV.miS1输送至非人灵长类的小脑可导致神经功能障碍 研究人员发现，各组之间的体重没有变化，但可以注意到所有有症状的动物都接受了AAV.miS1治疗，并且在AAV-miS1递送至小脑深部核 （DCN） 后，放射学评估 意外地观察到了小脑毒性 。且无论是小RNA测序还是使用不含miRNA的AAV治疗的研究都表明，这不是内源性miRNA加工机制饱和的结果。

AAV.miS1不会引起小RNA的失调 紧接着，研究小组对有症状实验动物的DCN组织样本进行了RNA测序，差异表达分析显示，AAV.miS1治疗的实验动物显示出强烈的基因上调。基因本体论 （GO） 分析表明，富集程度最高的10个GO项中有5个与免疫应答相关，包括Toll样受体、白细胞介素、趋化因子和细胞因子。  

RNA-seq显示，AAV.miS1治疗的实验动物显示出强烈的免疫反应 那么，为什么AAV.miS1治疗在小鼠中具有良好耐受性，但在非人灵长类中是耐受性不好呢？ RNA-seq和AAV载体的测序结果显示，尽管交叉包装材料的数量有限，但它们具有大量与神经病变相关的反向末端重复 （ITR） 启动子活性。研究团队进一步发现，3'端ITR的启动子活性减弱在非人灵长类中可能具有神经毒性，但在这一现象并不会在小鼠模型中发生。  

3'端ITR的启动子活性减弱在非人灵长类中可能具有神经毒性 总而言之，这项研究表明，即使AAV.miS1治疗在小鼠模型中表现出良好的治疗活性和耐受性，但相同的试验在非人灵长类中却出人意料地表现出神经毒性。 这些在啮齿类动物和非人灵长类研究结果之间的惊人对比，突显出在评估新的人类疾病治疗方法时，需要在多个物种中进行更广泛的安全性研究！

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41591-021-01522-3      

打赏