世界范圍內目前已發現超過7000種罕見病。這類疾病大多由基因突變引發且缺乏有效治療手段，構成人類醫學面臨的重要挑戰之一。近年來，基因治療作為一種新型治療技術，通過修復、替換或抑制致病基因等方法，為治療罕見病等遺傳性疾病提供了新希望。

北京時間1月28日，一項發表于《細胞》的最新研究，首次提出了一種名為“AAVLINK”的新型基因治療策略，研究團隊成功攻克了基因治療領域利用AAV（腺相關病毒載體）高效遞送長基因的難題，有望顯著推動針對孤獨癥、癲癇等神經系統疾病和其他遺傳病的基因治療技術的臨床應用。

美國國家科學院院士、美國麻省理工學院講席教授馮國平對該成果評價道：“基因治療是疾病干預方法開發的重要前沿方向，而使用遞送載體如AAV等，實現治療基因的高效遞送是基因治療的關鍵挑戰之一。該研究開發的AAVLINK技術實現了將最長超過11kb的完整功能基因載荷高效遞送至靶細胞，突破了長基因遞送的關鍵技術瓶頸，為基因治療的基礎和轉化研究提供了重要的創新技術。”

該研究由中國科學院深圳先進技術研究院（簡稱“深圳先進院”）和北京大學第一醫院合作完成。深圳先進院醫工所、醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室、深港腦科學創新研究院路中華研究員，北京大學第一醫院兒童醫學中心姜玉武教授，深圳先進院醫工所劉太安副研究員是論文共同通訊作者。中國科學院大學博士生林劍邦、林韻萍，北京大學第一醫院兒童醫學中心劉娜娜博士為論文共同第一作者。深圳先進院為該研究第一單位。

攻克長基因治療遞送難題

基因治療主要通過特定載體將治療性基因“送”到目標細胞中，從而修復基因缺陷或異常。這種治療方法突破了傳統藥物的局限性，實現對多種疾病精準治療，有望從根本上治愈疾病。

基因進入細胞需要借助載體，就像小車運送貨物一樣，AAV因其安全性高、不易引起免疫反應，被認為是理想的“基因快遞車”。“但AAV這輛小車的運載容量有限，最多只能遞送的基因組長度是4.7kb，也就是約4700個堿基對，眾多與孤獨癥、癲癇相關的致病基因超過了這一容量，嚴重限制了這些疾病基因治療技術的開發。”論文共同通訊作者、深圳先進院副研究員劉太安解釋。

此外，現有雙AAV運輸策略的重組效率低，易產生無效或有害的截斷蛋白等問題，難以實現安全高效的治療效果。

2020年，路中華團隊聯合姜玉武團隊圍繞這一痛點難題展開攻關。他們提出了一種名為“ AAVLINK”的新方法。該方法將長基因分成兩段，分別裝進兩個AAV中，一個AAV攜帶的基因片段裝上特殊的“分子魔術貼”—lox位點，另一個AAV除了攜帶另一半基因片段、lox位點外，還攜帶Cre重組酶基因。兩個裝載著基因的AAV載體進入細胞后，Cre重組酶會精準識別“魔術貼”，使拆分的兩段基因精準重組，使其表達出完整的功能。

此外，團隊進一步開發了該技術的2.0版本，實現了Cre重組酶的瞬時表達與及時清除，解決了潛在的基因重排和免疫反應等生物安全問題，提升了該技術臨床應用的安全性。

構建通用工具庫，助力基因治療研究與轉化

研究結果表明，該項技術在多種細胞中能夠高效重構大片段基因，且不產生截斷蛋白，重組效率顯著優于傳統方法。在動物模型體內驗證中，該技術成功重構并恢復了孤獨癥致病基因Shank3和癲癇致病基因SCN1A的完整功能，有效改善了相關模型小鼠的行為和癲癇表型。

盡管在動物疾病模型中取得了優異的干預效果，研究團隊并沒有止步于此。“許多疾病的致病基因都超出了單個AAV的遞送上限，我們應該將AAVLINK應用到更多的疾病上。”劉太安說道。

為此，研究團隊進一步構建了一個AAV長基因遞送載體工具庫。他們系統篩選了193個長度超過4kb的人類致病長基因，涵蓋孤獨癥、癲癇、杜氏肌營養不良、遺傳性耳聾、視網膜病變等疾病，實現了超過11kb的基因載荷的高效重組遞送；此外，數據庫還整合了5種基因編輯工具，為該技術的廣泛應用提供了參考。

值得一提的是，研究團隊對庫中每一個長基因的拆分與重組效率都進行了系統的實驗驗證。“基于這一高效遞送工具平臺，未來，相關領域的研究團隊可以把研究精力集中在疾病機制探索和治療方案優化等其他核心問題上。”論文共同通訊作者、深圳先進院研究員路中華介紹，目前該平臺（http://AAVLINK.com）已開放使用，在基因治療相關的基礎和轉化研究領域引起了強烈反響。

審稿人對該研究評價道，AAVLINK技術突破了包裝容量瓶頸，為相關領域的研究和轉化提供了重要創新技術，對長基因遞送意義重大。

從臨床中來，到臨床中去

這項歷時五年的研究，不僅是實驗室技術攻關的成果，更是科學前沿與一線臨床緊密結合的典型案例。在合作過程中，醫生走進實驗室，研究人員走進醫院，了解前沿研究進展以及一線的臨床需求，形成了科學問題“從臨床中來，到臨床中去”的科研模式。

“在工作中，我們經常面對一些非常疑難的癲癇患病兒童，他們癲癇發作時很難用藥物控制，經常伴有嚴重腦功能和發育障礙，目前所有治療藥物都是針對發作癥狀的對癥治療，不能解決根本問題，而且大量藥物可能帶來不少不良反應。這些癲癇之所以難治，就是因為沒有針對病因的治療手段，因此該技術有望為兒童癲癇治療帶來創新性根治方案，為廣大患者帶來新的希望。”論文共同通訊作者、北京大學第一醫院教授姜玉武說道。

一直以來，路中華團隊聚焦于制備非人靈長類和嚙齒類腦疾病動物模型，解析腦疾病的發病機理，并發展腦疾病基因治療干預策略。在他看來，科學研究不能僅僅停留在實驗室里，更要緊密關注臨床需求，將前沿科學真正轉化為惠及患者的治療方案。

路中華指出，該研究開發的高效、易擴展的長基因AAV遞送策略，是迄今為止針對基因治療領域長基因遞送這一重要挑戰提出的最為安全高效的解決方案之一，有望顯著推動孤獨癥、癲癇等神經系統疾病及其他遺傳病的基因治療技術的臨床應用。

未來，研究團隊還將進一步優化該技術在全身的遞送效率，深入機制研究，建立相關的疾病預測模型，開展該技術在靈長類動物模型的系統驗證和臨床前研究，推動該技術的轉化落地。

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論文鏈接：https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)01488-6

AAVLINK的工作原理及應用