亨廷頓舞蹈症(Huntington’s disease, HD)是一種常染色體顯性遺傳病，由亨廷頓（Htt）基因多核苷酸重複序列的錯誤表達引起。HD起病隱匿，以舞蹈樣動作伴隨進行性認知、精神功能障礙為主要特徵。HD臨床症狀複雜多變，患者病情呈進行性惡化，通常在發病 15～20 年後死亡。
正常人與HD患者的基底神經節
圖片來源：Stanford University
研究發現，Htt突變體（mHTT）在紋狀體GABA能中型多棘神經元（MSN）中聚集，這些神經元在HD患者的紋狀體中會發生退行性變現象[1]。近期研究通過細胞移植、寡核苷酸、基因編輯等手段下調mHTT的表達水平，已在多種HD動物模型的治療中取得了初步進展。
Htt突變體誘導神經元退行性變
圖片來源：ehdn.org
近期，細胞轉化技術的發展為成年腦神經元的再生提供了新思路。通過這種技術，科研工作者可將膠質細胞重編程，使之轉化為神經元，進而治療帕金森病等神經退行性疾病[2]。然而，截至目前尚未有研究將紋狀體膠質細胞成功轉化為MSN，這為HD的治療蒙上一層陰影。
膠質細胞轉化為神經元
圖片來源：Cell [3]
2020年2月27日，《Nature Communications》雜誌在線刊登了賓夕法尼亞州立大學陳功研究組的最新重要工作[4]，他們開發了一種基於AAV的新型基因療法，將小鼠紋狀體內星形膠質細胞轉化為GABA能MSN，進而緩解小鼠的HD症狀。本篇文章開發了新型神經再生策略，拓寬了基因治療的應用廣度，也為HD的臨床治療提供了新思路。
陳功教授
結果
1.NeuroD1和Dlx2將紋狀體膠質細胞轉化為GABA能MSN
首先，作者在紋狀體中混合注射AAV-GFAP-Cre、AAV-DIO-NeuroD1和AAV-DIO-Dlx2。以在星形膠質細胞中過表達轉錄因子NeuroD1和Dlx2。他們發現，過表達兩種轉錄因子之後，大部分星形膠質細胞轉化為神經元，其中絕大多數為GABA能MSN（圖1），表明基於AAV的新策略可將紋狀體星形膠質細胞成功轉化為GABA能MSN。
圖1 NeuroD1和Dlx2將紋狀體膠質細胞轉化為GABA能MSN
2.新策略將HD模型鼠紋狀體膠質細胞在體轉化為MSN
在了解轉錄因子NeuroD1和Dlx2的在體功能後，作者將新策略應用於HD模型鼠——R6/2小鼠。他們發現，在成年R6/2小鼠的紋狀體中注射以上三種AAV後，其紋狀體星形膠質細胞轉化為GABA能MSN。而且，轉化產生的MSN具有正常的解剖學性質和電生理性質（圖2）。這表明新策略可實現成年HD模型鼠的神經再生。
圖2 紋狀體膠質細胞轉化生成MSN的電生理性質
3.新策略緩解HD模型鼠神經元退行性變以及行為缺陷
最後，作者探究新策略能否緩解HD模型鼠的病症。他們在HD模型鼠紋狀體中注射以上3種AAV，發現HD模型鼠紋狀體萎縮水平顯著下降，即紋狀體形態恢復正常。此外，這些HD模型鼠的步態、運動等行為缺陷得到了有效緩解，模型鼠壽命顯著延長（圖3），表明新策略可成功治療小鼠HD。
圖3 新策略緩解HD模型鼠的行為缺陷
總結
本文開發基於AAV的新型基因治療策略，將紋狀體星形膠質細胞在體轉化為功能性神經元，進而緩解小鼠的HD病症，為基因療法的臨床應用提供了有力支持！
展望
由於AAV血清型多樣，具有組織器官特異性，並且經過前期大量的實驗證實其具有安全性。因此，基於AAV的病毒載體遞送系統被廣泛應用於臨床，幾款以AAV病毒載體完成基因治療的藥物也已成功上市，如Glybera, Luxtuma以及Zolgensma。
罕見病一直是國家和社會所關注的焦點。2018年，為加強我國罕見病管理，提高罕見病診療水平，維護罕見病患者健康權益，國家衛健委等5部門聯合制定了《第一批罕見病目錄》，將亨廷頓舞蹈症列入其中，以鼓勵大眾對該疾病給予更多的重視。本研究通過AAV將紋狀體星形膠質細胞在體轉化為功能性神經元，這無疑為該療法的臨床轉化提供了強有力的技術支持和希望。
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參考文獻
1.Rikani, A.A., et al.,The mechanism of degeneration of striatal neuronal subtypes in Huntington disease. 2014. 2014.
2.Rivetti di Val Cervo, P., et al.,Induction of functional dopamine neurons from human astrocytes in vitro and mouse astrocytes in a Parkinson's disease model.Nature Biotechnology, 2017.35(5): p. 444-452.
3.Heinrich, C., et al.,Sox2-Mediated Conversion of NG2 Glia into Induced Neurons in the Injured Adult Cerebral Cortex.Stem Cell Reports, 2014.3(6): p. 1000-1014.
4.Wu, Z., et al.,Gene therapy conversion of striatal astrocytes into GABAergic neurons in mouse models of Huntington’s disease.Nature Communications, 2020.11(1): p. 1105.