阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种普遍存在的不可逆神经退行性疾病，影响了全球数以千万计的患者，其发病率随着年龄的增长而不断上升。传统的治疗方法往往集中在早期去除或抑制β淀粉样蛋白（Aβ）与Tau蛋白，但在疾病中晚期，已大量丢失的神经元难以恢复。最近，暨南大学陈功教授团队与美国宾夕法尼亚州立大学的科学家合作，在《Advanced Science》（IF=175）期刊上发布了名为“脑部广泛神经再生性基因疗法改善阿尔茨海默病小鼠认知功能”的研究，报道了一种基于腺相关病毒（AAV）全脑递送的神经再生性基因疗法，能够将内源性星形胶质细胞直接重编程为功能性神经元，从而在AD小鼠中重建受损的神经回路，从而显著改善其认知能力。

研究背景

阿尔茨海默病的发病机制相当复杂，临床上普遍观察到患者大脑皮层与海马区域的神经元显著减少，并伴随Aβ斑块和神经炎症等病理特征。尽管近年来针对Aβ清除的早期干预策略已取得一定进展，但对于已进入疾病中晚期、神经元大量死亡的患者，其疗效仍然有限。因此，如何“补充”大脑所缺失的神经元并重建完整的神经网络，成为阿尔茨海默病治疗领域的一项迫切需求。在哺乳动物体内，成体大脑的内源性神经再生能力十分有限，然而星形胶质细胞在理论上具有向神经元转化的潜力。研究人员近年开始探索通过转录因子诱导的“星形胶质细胞-神经元”直接重编程（astrocyte-to-neuron conversion, AtN）方法，以期在病灶部位生成新的神经元，替代和修复受损的神经回路。本研究正是基于这一思路，采用具有有效穿越血脑屏障（BBB）能力的AAV载体，实现了对整个大脑范围内的星形胶质细胞进行靶向基因导入，并在阿尔茨海默病小鼠模型中观察到了显著的神经元再生和认知恢复。

研究亮点

研究团队发现，特异性表达转录因子NeuroD1后，星形胶质细胞逐渐失去胶质标志物（GFAP、S100β），并获得成熟神经元标志物（NeuN），其细胞形态和电生理特征均与正常神经元相似。通过先进的全脑荧光显微层析（fMOST）成像技术，作者对生成的神经元总数进行了量化分析：大脑皮层约366万，海马约149万，且大多数新生神经元成功整合进局部神经环路。多项行为实验结果表明，在阿尔茨海默病5xFAD小鼠模型中，星形胶质细胞的广泛转分化显著改善了学习与记忆的障碍。

主要研究结果

1. 脑部广泛的神经再生：研究团队利用改造后的AAV-PHPeb载体，能够高效穿透小鼠血脑屏障（BBB），直接将内源性星形胶质细胞转化为功能性神经元。在AD小鼠模型中，该基因疗法成功再生了约50万个新神经元，广泛分布于大脑皮层和海马区域。
2. 新神经元的功能整合：这些转化的神经元能够整合进现有的神经网络，改善AD小鼠的认知表现。电生理实验显示，新神经元能够形成突触连接，并展现自发的兴奋性和抑制性突触后电流，表明其成功融入神经网络。
3. 不同脑区的转化差异：研究还发现，不同脑区的星形胶质细胞在NeuroD1介导的转化过程中表现出异质性，尤其在大脑皮层和海马区域的转化效率较高。
4. 认知功能的显著改善：在多种行为测试中，经过基因疗法处理的AD小鼠显示明显的认知功能提升，包括空间工作记忆、气味记忆，情境恐惧条件化和空间学习能力的显著改善。
5. 转化神经元的重要性：通过化学遗传学方法特异性抑制转化神经元的活动，发现这种抑制会消除AD小鼠的记忆改善，表明新转化的神经元在认知恢复中发挥关键作用。

研究结论

本研究首次在阿尔茨海默病动物模型中验证了“脑全域式”基因递送所实现的星形胶质细胞转变为神经元的策略。通过NeuroD1转录因子的稳定表达，研究人员在AD小鼠的海马和大脑皮层内再生出大量成熟且功能完备的神经元，这些新生神经元在行为学测试中表现出改善记忆和学习能力的潜力。更重要的是，后续的化学遗传学实验结果证明，这些新生成的神经元对AD小鼠的认知功能提升起到至关重要的直接作用。

展望与意义

派真有幸为本研究的部分实验提供了AAV载体的定制与包装服务。此研究中涉及的AAV病毒载体及注射方式，如：病毒载体AAV9GFAP::NeuroD1-P2A-GFP等。相关检测方法包括脑部荧光显微层析（fMOST）、单细胞RNA测序（scRNA-seq）、电生理记录与免疫荧光分析等。此研究不仅为阿尔茨海默病的治疗提供了新思路，也为神经科学领域的未来研究奠定了基础。尊龙凯时人生就博期待未来在生物医疗领域的更多革新与突破。