In vivo self-assembled siRNAs ameliorate neurological pathology in TDP-43-associated neurodegenerative disease.
研究背景
TAR DNA结合蛋白 - 43（TDP - 43）异常积累是肌萎缩侧索硬化症（ALS）和额颞叶变性（FTLD）的标志性病理特征。小干扰RNA（siRNA）为治疗这些疾病提供潜在策略，但将siRNA有效安全递送到中枢神经系统（CNS）是关键挑战。本研究提出基于合成生物学的方法，利用内源性小RNA加工机制自组装siRNA到小细胞外囊泡（sEVs），并通过宿主自然循环系统运输到CNS。
方法速览
- 设计含CMV启动子、TDP - 43 siRNA表达盒和RVG - Lamp2a融合蛋白的多功能合成构建体。
- 静脉注射合成构建体，使肝脏产生并封装TDP - 43 siRNA到sEVs中。
- 通过平衡木、旋转杆和握力测试评估小鼠运动功能。
- 用Western blotting、定量RT - PCR和免疫荧光分析评估TDP - 43表达和神经病理学改变。
- 通过血液学参数、血清生化指标和组织学检查评估安全性。
主要发现
- 有效减少TDP - 43积累：静脉注射体内自组装的TDP - 43 siRNA（IVSA - siR - TDP43），显著降低小鼠模型中TDP - 43积累，其蛋白和mRNA表达水平下降，阳性细胞数量减少。
- 改善运动功能障碍：在TDP - 43病理模型中，IVSA - siR - TDP43治疗组小鼠在平衡木、旋转杆和握力测试中表现优于对照组。
- 减轻神经病理学改变：IVSA - siR - TDP43治疗减少TDP - 43积累，减轻神经元丢失和反应性胶质增生，神经元标志物水平增加，星形胶质细胞和小胶质细胞标志物水平下降。
- 安全性评估：IVSA - siR - TDP43给药未引起明显肝肾毒性、免疫反应或组织损伤，血液学和血清生化指标无显著变化，主要器官无相关组织损伤。
- 持续治疗效果：将合成构建体包装到AAV8病毒载体，单次静脉注射显著改善小鼠运动功能障碍，减少TDP - 43积累，减轻神经元丢失和反应性胶质增生。
总结展望
本研究利用合成生物学方法实现siRNA高效非侵入性CNS递送，结合AAV技术实现长期治疗效果，且安全性高。但降低TDP - 43水平可能有潜在毒性副作用，小鼠模型不能完全复制人类病理特征，需在大型动物模型验证，也需进一步研究能否减少细胞质中TDP - 43积累。