暨大吴政、陈功团队揭示高滴度AAV的毒副作用

来源：陈功团队 2023-09-22 11:14

总之，本研究提示在利用AAV作为基因递送载体时，一定要注意病毒滴度对中枢神经系统产生毒副作用的影响，将病毒滴度降到安全范围以内，以免破坏脑血管结构，进而导致免疫细胞浸润。

暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院吴政研究员和陈功教授团队在Molecular Therapy-M C发表题为 High-titer AAV disrupts cerebrovascular integrity and induces lymphocyte infiltration in adult mouse brain 的文章，首次揭示了脑内注射高滴度AAV病毒可以破坏成年小鼠的血脑屏障、诱发淋巴细胞浸润并导致神经毒性作用。

该文首先通过高通量 RNA测序发现了高滴度AAV导致的多达1500多个差异表达基因，其中包括炎症因子上调，血脑屏障（BBB）相关基因的改变，大量趋化因子基因上调，以及适应性反应相关基因的上调。免疫组化揭示当高滴度AAV感染脑实质时，引起大脑内小胶质细胞和星形胶质细胞大量增殖活化。正常生理状态下，由于血脑屏障的存在，限制了免疫细胞的进入，大脑通常被描述为 免疫豁免 器官，但是通过转录组学分析和免疫组化检测，研究人员发现高滴度AAV的大脑内注射会导致大量外周免疫细胞浸润到脑实质，提示高滴度AAV可能破坏了血脑屏障的完整性。

正常状态下，血脑屏障由特化的脑微内皮细胞组成，内皮细胞与内皮细胞之间通过紧密连接蛋白连接，并被周细胞和星形胶质细胞终足紧密包裹。为了研究AAV对血脑屏障的影响，研究人员首先在成年小鼠大脑内注射了不同剂量AAV，并通过免疫组化和荧光成像发现高滴度AAV造成小鼠大脑血管周围星形胶质细胞的终足结构大量丢失，并且不再包裹微血管。内皮细胞与内皮细胞之间的紧密连接蛋白ZO-1和Occludin也都显著下降，同时血管周细胞大量丢失。这意味着血脑屏障相关成分受到高滴度AAV的严重损伤。研究人员进一步通过将染料注射到小鼠血液循环系统中，发现高剂量AAV造成染料大量泄漏到大脑实质中，提示血脑屏障通透性大大增加。通过双光子活体成像技术同样发现高滴度AAV造成大量的染料泄漏到大脑实质中，揭示了高滴度AAV不仅损伤脑血管成分，也造成血脑屏障功能上的破坏。

图1：通过血管染料和双光子活体成像揭示高滴度AAV造成小鼠大脑血脑屏障破坏

脑血管渗透性增加是否会引起血液中的免疫细胞渗透（浸润）？为此，研究人员通过免疫荧光染色发现了高滴度AAV注射部位存在大量的CD45+白细胞，这种细胞正常情况下大量存在于免疫器官和循环血液中，而不存在于大脑实质中。进一步的研究发现，浸润的白细胞包含大量的免疫毒性细胞（杀伤性T细胞），毒性细胞可以通过释放颗粒酶B（Granzyme B）诱导靶细胞的程序性死亡，从而导致注射部位显著的神经毒性作用。为了减轻高滴度AAV对大脑神经的毒副作用，研究者通过免疫抑制干预的手段，成功地减轻了注射部位附件神经元的丢失。上述结果提示，高滴度AAV脑内注射会引起毒性免疫细胞浸润，从而杀伤注射部位的神经元，而免疫抑制干预手段可以显著改善高滴度AAV带来的神经毒性作用。

总之，本研究提示在利用AAV作为基因递送载体时，一定要注意病毒滴度对中枢神经系统产生毒副作用的影响，将病毒滴度降到安全范围以内，以免破坏脑血管结构，进而导致免疫细胞浸润。

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