Nature Methods | 罗敏敏/林睿开发出一系列能够在体内和体外高效侵染小胶质细胞的新型rAAV载体

作为中枢神经系统 (CNS) 中的常驻免疫细胞，小胶质细胞协调免疫反应并动态塑造 CNS 中的神经回路。小胶质细胞功能障碍和小胶质细胞特异性基因突变与许多中枢神经系统疾病有关。开发有效和安全的将转基因递送到小胶质细胞的载体将促进小胶质细胞生物学和小胶质细胞相关疾病机制的研究。2022年7月25日，北京生命科学研究所罗敏敏和林睿共同通讯在Nature Methods 在线发表题为“Directed evolution of adeno-associated virus for efficient gene delivery to microglia”的研究论文，该研究报告发现腺相关病毒 (AAV) 变体通过 AAV 衣壳蛋白的定向进化介导有效的体外和体内小胶质细胞转导。这些 AAV-cMG 和 AAV-MG 变体能够高效地将各种遗传有效载荷递送到小胶质细胞中，并能够实现足够的转基因表达以支持体内小胶质细胞中的荧光标记、Ca2+ 和神经递质成像和基因组编辑。此外，单细胞 RNA 测序显示 AAV-MG 变体介导体内转基因递送而不诱导小胶质细胞免疫激活。总之，该研究成功开发了两类分别适用于体外侵染培养小胶质细胞和体内侵染内源性小胶质细胞的新型rAAV载体，拓展了各种研究手段被用于小胶质细胞研究的可行性，并有希望应用于小胶质细胞基因疗法的开发。

作为常驻巨噬细胞，小胶质细胞约占中枢神经系统 (CNS) 中总细胞群的 10%。小胶质细胞最初被视为碎片清除剂，现在被认为是正常和病理条件下 CNS 的关键调节剂。小胶质细胞进行主动监视并在遇到免疫攻击时启动快速的先天性和适应性免疫反应。除了免疫功能外，小胶质细胞在控制神经回路发育和可塑性方面还具有多方面的作用。小胶质细胞功能障碍是 CNS 衰老和包括神经退行性疾病和脑癌在内的 CNS 疾病进展的关键因素。临床研究已经确定了在小胶质细胞中高度表达的基因的风险相关改变，突出了小胶质细胞在 CNS 疾病进展中的作用以及靶向小胶质细胞进行治疗干预的潜力。研究小胶质细胞的一个关键挑战在于难以有效地标记和操作它们。目前的方法依赖于生成胚系转基因小鼠模型将转基因或基因修饰引入小胶质细胞，这是耗时、费力和低效的。重组病毒载体代表了操纵小胶质细胞的有吸引力的替代方案。特别是，由于低致病性，重组腺相关病毒（rAAVs）现在是基础研究和基因治疗中最常用的病毒载体。

体外筛选得到AAV-cMG（图源自Nature Methods ）尽管它们能够在哺乳动物中转导多种细胞类型，但使用现有 AAV 衣壳包装的 rAAV 在小胶质细胞中没有达到高转导率和足够的转基因表达水平，尤其是在体内。小胶质细胞（以及一般的巨噬细胞）的病毒转导也面临诱导免疫激活的潜在问题。为了克服这些主要的技术挑战，该研究进行了定向进化以开发具有工程衣壳的 AAV 载体，从而能够有效地将基因递送至小胶质细胞。该研究报告发现腺相关病毒 (AAV) 变体通过 AAV 衣壳蛋白的定向进化介导有效的体外和体内小胶质细胞转导。这些 AAV-cMG 和 AAV-MG 变体能够高效地将各种遗传有效载荷递送到小胶质细胞中，并能够实现足够的转基因表达以支持体内小胶质细胞中的荧光标记、Ca2+ 和神经递质成像和基因组编辑。此外，单细胞 RNA 测序显示 AAV-MG 变体介导体内转基因递送而不诱导小胶质细胞免疫激活。

总之，该研究成功开发了两类分别适用于体外侵染培养小胶质细胞和体内侵染内源性小胶质细胞的新型rAAV载体，拓展了各种研究手段被用于小胶质细胞研究的可行性，并有希望应用于小胶质细胞基因疗法的开发。北京生命科学研究所罗敏敏实验室林睿博士、北京脑科学与类脑研究中心载体工程中心周宥彤、罗敏敏实验室严婷、王睿宇为本文共同第一作者。该论文的其他作者还包括罗敏敏实验室黎亨、北京脑科学与类脑研究中心张忻爽、周向宇、张力博士、赵非博士，以及北京大学武照伐博士和李毓龙博士。林睿博士和罗敏敏博士为本文共同通讯作者。该研究受科技部、中国医学科学院及北京市政府资助，在北京生命科学研究所和北京脑科学与类脑研究中心完成。本文第一作者林睿博士已在北京生命科学研究所成立独立实验室。林睿实验室开发和利用新技术对小胶质细胞生物学开展系统研究，具体信息参见实验室网站https://linlab.bio或联系linrui@nibs.ac.cn，欢迎博士生、博士后和科研助理加入。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41592-022-01547-7

转自： iNature

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