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腺相关病毒（AAV）载体被广泛用于向中枢神经系统递送基因，但其天然衣壳嗜性较为广泛，通常需要利用启动子和增强子在转录层面对细胞类型进行限制；然而，这些调控元件会占用包装容量，并且往往导致较弱的表达。在本研究中，我们通过消除AAV-DJ衣壳对内源性硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）的亲和性，并在允许插入的衣壳环区域（T456）将针对第1组代谢型谷氨酸受体mGluR5的纳米抗体遗传展示于VP1亚基中，将神经元靶向性直接工程化整合至AAV-DJ衣壳，构建了AAV-m5。Western blot结果证实，纳米抗体-VP1融合蛋白被整合至组装完成的衣壳中。在原代海马神经元培养物中，消除HSPG结合能力会完全 abolish 感染性，而展示纳米抗体则可恢复转导，并使GFP表达几乎完全局限于mGluR5阳性神经元。肝素竞争实验表明，与野生型AAV-DJ不同，外源性肝素不影响AAV-m5的转导，证实其进入过程不依赖HSPG结合。采用强组成型启动子（CAG）进行包装时，AAV-m5实现了神经元限制性表达，其水平与采用神经元特异性启动子（hSyn）驱动的野生型AAV-DJ相当或更高；尽管GFAP启动子在胶质细胞中具有活性，AAV-m5在星形胶质细胞特异性启动子（GFAP）驱动下仍几乎不产生表达，表明衣壳层面的靶向可替代或补充转录层面的限制。在向小鼠海马进行立体定位注射后，在滴度相当的条件下，AAV-m5实现的转导神经元比例是野生型AAV-DJ的8倍。向Grm5基因敲除小鼠海马递送AAV-m5后，转导强度和空间范围均有所降低，证实AAV-m5所实现的广泛海马转导依赖于mGluR5。综上，这些结果确立了纳米抗体功能化AAV-DJ作为一种模块化、单组分的精准中枢神经系统基因递送平台，可规避基于启动子的细胞类型限制所带来的包装容量与表达水平之间的权衡，并有望进一步重定向至其他中枢神经系统细胞类型及疾病相关受体。
schmida{at}umn.edu
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腺相关病毒（AAV）载体广泛用于向中枢神经系统递送基因，但其天然衣壳嗜性较为广泛，通常需要利用启动子和增强子在转录层面实现细胞类型限制；然而，这些调控元件会占用包装容量，并且往往导致表达水平较低。在本研究中，我们通过消除 AAV-DJ 衣壳对内源性硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）的亲和性，并在 VP1 亚基的一个具有容忍性的衣壳环区域（T456）内遗传性展示针对第 1 组代谢型谷氨酸受体 mGluR5 的纳米抗体，将神经元靶向功能直接工程化整合至 AAV-DJ 衣壳中，由此生成 AAV-m5。Western blot 证实，纳米抗体-VP1 融合蛋白被整合进组装完成的衣壳中。在原代海马神经元培养物中，消除 HSPG 结合能力会使感染性丧失，而展示纳米抗体则可恢复转导，并使 GFP 表达几乎完全限制于 mGluR5 阳性神经元。肝素竞争实验显示，与野生型 AAV-DJ 不同，外源性肝素不影响 AAV-m5 的转导，证实其进入细胞不依赖 HSPG 结合。采用强组成型启动子（CAG）进行包装时，AAV-m5 实现了神经元限制性表达，其水平与野生型 AAV-DJ 在神经元特异性启动子（hSyn）驱动下的表达相当或更高；而在尽管胶质细胞中存在启动子活性的情况下，使用星形胶质细胞特异性启动子（GFAP）时，AAV-m5 仍几乎不产生表达。这表明，衣壳层面的靶向可以替代或补充转录层面的限制。向小鼠海马进行立体定位注射后，在滴度相当的条件下，AAV-m5 转导神经元的比例达到野生型 AAV-DJ 的 8 倍。在 Grm5 缺失型海马中进行递送会降低转导强度和空间范围，证实 AAV-m5 所实现的广泛海马转导依赖于 mGluR5。综上，这些结果确立了纳米抗体功能化 AAV-DJ 作为一种模块化、单组分的中枢神经系统精准基因递送平台，可规避基于启动子的细胞类型限制所带来的包装容量与表达水平之间的权衡，并有望进一步重定向至其他中枢神经系统细胞类型及疾病相关受体。
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发布于 2026 年 9 月 22 日。
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纳米抗体功能化 AAV 实现中枢神经系统中不依赖启动子的神经元靶向
Ajay
Extross
、
Ezequiel Marron
Fernandez de Velasco
、
Yungui
He
、
Kevin
Wickman
、
Daniel
Schmidt
bioRxiv
2026.09.18.752817；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.18.752817
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纳米抗体功能化 AAV 实现中枢神经系统中不依赖启动子的神经元靶向
Ajay
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、
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Fernandez de Velasco
、
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、
Kevin
Wickman
、
Daniel
Schmidt
bioRxiv
2026.09.18.752817；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.09.18.752817
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.18.752817v1?rss=1
🏷️ 纳米抗体功能化AAV 神经元靶向递送 腺相关病毒载体 中枢神经系统基因递送 mGluR5受体 衣壳工程