影响中枢神经系统的疾病对患者的生活质量和身心健康造成严重影响，然而目前使用的传统药物疗法疗效不持久，并且存在较高的脱靶风险。相比之下，基因治疗可能为中枢神经系统单基因和特发性疾病提供靶向性的长期解决方案。成功的基因治疗需要使治疗性转基因在靶细胞中有效表达，并且要尽量减少副作用，因此运载工具的效率和靶向性极为关键。
 

AAV是目前用于体内递送转基因至 CNS 的主要载体，其具有高效转基因转导的能力、高度可工程化的细胞靶向性、低毒性和克服物理屏障（包括血脑屏障 ）的潜力，这些优势为人们带来了令人振奋的前景和众多临床成功的例子。在过去的 4 年里，监管部门批准了基于 AAV 的基因疗法治疗 Leber 先天性黑朦（2 型）和SMA，而针对LSDs, rp和PD的AAV疗法都在初期临床试验阶段取得了较好的结果。

AAV 载体通过受体介导的内吞作用进入细胞，细胞靶向性源于不同的衣壳会与不同细胞类型表达的不同聚糖和蛋白质受体结合。随着对早期 AAV 复制周期的每个阶段（受体结合、内吞作用、细胞内运输、核摄取和基因表达）有了更深入的了解，AAV运载转基因靶向CNS的效率将会进一步提升。

在天然的 AAV 突变体中，包括AAV9 在内的 Clade F AAV 因为能够穿越血脑屏障而在CNS基因治疗方面备受瞩目。载体工程被广泛应用以降低AAV免疫原性，更好地克服生理屏障，提高靶向性和转导效率，或使其在进入轴突终末后将转基因逆向运送至细胞核。目前有三种主要的衣壳工程策略：理性设计、定向进化和计算机辅助发现。

理性设计方法的例子包括将特定蛋白结构域与衣壳表面配体结合以增强AAV转导能力、定点诱变衣壳抗原性不同的蛋白表位或功能区。

定向进化在遗传多样性的迭代生成后进行加压筛选，以得到最佳AAV载体。构建多样化AAV衣壳文库的一种方法是将随机多肽片段插入病毒粒子的表面暴露区域，第二种方法通过基因改组生成嵌合衣壳，第三种方法是基于易错PCR的文库生成。此外，越来越复杂的计算机工具通过绘制 cap 基因中适合的突变位点“全景图“和构建病毒家族进化树，确定共同祖先衣壳序列来识别最适合突变的区域 。

DNA 文库合成技术的改进、AAV 基因组的下一代测序分析、使用相关数据集进行机器学习的方法、以及这些方法的”组合拳“都推动了更高效的精确靶向CNS与更安全的AAV载体设计。

AAV 已被广泛用于运载隐性遗传疾病中发生突变的 cDNA 的正确拷贝。此外，AAV可以运载shRNA表达盒， shRNA经过细胞加工被加载到 RNA 诱导沉默复合物 (RISC) 中。装载有 shRNA 的 RISC 随后诱导互补 mRNA 的降解，从而降低目标蛋白的表达，或是装载有 miRNA 的 RISC（通常与目标 mRNA 的 3' 端区域有几个碱基错配）抑制了蛋白质翻译（如图 2）。

最近，AAV 作为基因组编辑盒的载体，在敲除靶基因或用于特定染色体位点的同源定向修复 (HDR)的应用中大获成功。 DNA 核酸酶，包括锌指核酸酶 (ZFN) 和sgRNA指导的CRISPR)/Cas系统定向核酸酶，与AAV技术相结合可以对大部分基因组区域进行重新编程。例如，此类核酸酶可以在蛋白质编码序列的 5' 端引起双链断裂，使非同源末端连接 (NHEJ) 能够在重新连接断裂链的同时插入或删除短片段，从而破坏或敲除功能性蛋白质表达。核酸酶也可以与 HDR 构建体共同传递， HDR 受到目标位点双链断裂的刺激，随后产生了所需的序列变化。rAAV 运载的转基因表达盒能比基于质粒的表达盒更有效地介导 HDR，这可能是由于单链 DNA 能激活DNA损伤修复通路的性质 。

目前，基于AAV的针对PD、rp、LSDs、SMA、脊髓小脑性共济失调（SCA）的基因疗法都有进入了临床阶段的产品，未来可期。

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