神经障碍是中枢神经系统和周围神经系统疾病的统称，包括癫痫、阿尔茨海默病、中风、偏头痛、帕金森病、神经感染、脑肿瘤、颅脑创伤造成的神经系统创伤性疾病以及由营养不良造成的神经障碍。细菌、病毒、真菌以及寄生虫感染也可能会影响神经系统。据WHO统计，全球有数亿人受到神经障碍疾病影响。每年有超过600万人因中风死亡，其中80%以上的死亡发生在低收入和中等收入国家；有5000多万人患有癫痫；有4750万痴呆病人，并且每年有770万新发病例，其中阿尔茨海默病是最为常见的痴呆病因。全球偏头痛患病率在10%以上。
基因疗法为人类治愈遗传性疾病或难治性疾病提供了新的治疗方案。该构想起始于1990年代，目的是将遗传物质引入细胞内，以补偿或纠正异常基因。换句话说就是若某个基因发生突变之后，导致了机体功能的不正常，应用基因治疗后，引入的基因代替行使突变基因功能，使机体恢复正常。经过数十年的发展，基因疗法日渐成熟，安全性与药物递送效率大大提高，已有多款药物进入临床试验。
腺相关病毒(Adeno-associated viral，AAV)是基因疗法中常用的载体。AAV属于细小病毒科，是一种25nm大小的病毒，它由无包层的二十面体组成衣壳(蛋白质壳)组成，内部含有4.7 kb的线性单链DNA。AAV通常寄居在1-3岁儿童身上，一般不会对人体产生不良影响，但在暴露情况下，机体会做出免疫应答。临床前数据表明：AAV对治疗神经障碍疾病有着一般药物不可复制的优势。初级临床试验表明，AAV对帕金森病与脊髓性肌萎缩有着很好的安全性与很强的治疗效力。
第一种血清型AAV被发现于1960年代，目前发现有8种AAV寄生在人体内，其中AAV2寄生在中枢神经系统内，其他血清型(如AAV1、AAV5、AAV9、AAVrh.10与AAV-DJ8)则广泛分布在中枢神经系统与转导细胞之间，通过注射给药后，发现这些类型的AAV在脑实质内(IPa)、脊髓鞘内(IT)、侧脑室(ICV)与脑池内有高浓度的分布。由于不同AAV衣壳作用的靶点不一样，若不加考虑地随意用AAV衣壳，势必会影响药物的效力，也可能增加不良反应。
目前，常用的改造方法为定向改造。该方法是迄今为止最成功的改造AAV衣壳性质的方法。应用定向进化的第一步是产生高度多样化的衣壳文库。通过同源性的重组和改组、多肽插入等方法产生新的衣壳。这个步骤成功的关键是产生该衣壳的特定“说明书”(即cap基因DNA序列)，之后通过体内与体外实验，筛选需要的衣壳。
选择合理的衣壳之后，要对AAV靶向的组织与细胞进行选择，不同类型的AAV载体有不同的靶点，如AAV2亚型在进入体内后主要分布在脑实质， AAV1、AAV5、 AAV8、 AAV9则主要在转导星形胶质细胞和少突胶质细胞中富集，而AAV4主要集中在侧脑室，所以针对不同的疾病与部位，要选择不同的AAV亚型。
定向改造AAV衣壳示意图
在基因治疗中，有三种常用的方式用于治疗。它们分别为编码抗体、基因编辑与基因沉默。
抗体对多种疾病具有很好的疗效，但对与神经系统疾病，尤其是中枢神经系统疾病来说，抗体却束手无策。最主要原因是因为它们很难透过血脑屏障进入病变部位，难以发挥疗效。进入中枢神经系统，对AAV却不是什么难事。将二者结合，是一个很巧妙的方式，这样可以最大程度地增加药物利用率。最近的研究表明，应用AAV rh.10搭载磷酸化tau单克隆抗体治疗突变型tau转基因小鼠，可以显著减少小鼠病变发生率。
基因编辑是未来基因治疗中最有潜力的技术，锌指蛋白（ZFP）转录因子与CRISPR–Cas技术可以调节基因的内源性转录与编辑基因、RNA等。ZFP的优点在于它本身基因序列很短，且与人类内源性蛋白类似。一种基于ZFP的基因编辑技术的，将IDS基因插入MPSII活性白蛋白基因座的疗法，已进入临床试验阶段。
基因沉默是指利用RNAi技术诱发的基因沉默现象，其机制是通过阻碍特定基因的转录翻译来抑制基因表达。RNAi是一种天然的生物学过程，通常长度为19-21个核苷酸的小干扰RNA（siRNA）可以靶向mRNA的序列，导致特异性降解，使相应蛋白质的表达降低。临床试验表明，RNAi可以通过合成的siRNA可以有效地抑制靶基因，且具有良好的耐受性。
药物传递在AAV的治疗中发挥重要作用，AAV的药物传递方式主要为直接CNS传递，包括脑实质传递、鞘内，脑室和皮下传递、静脉注射、肌肉注射等。最初治疗CNS疾病的基因治疗就是利用AAV载体绕过血脑屏障直接进入脑实质中，多个临床试验证明，该方法是安全的。而相较于脑实质给药，鞘内，脑室给药方式将会降低药物在组织中浓度，使药物分散在多个组织器官中。静脉注射是很有潜力的一种递送方式，有研究称，静脉注射AAV9可穿过血脑屏障，并转导新生小鼠的小鼠神经元和神经胶质。肌肉可以作为AAV载体贮存库，肌肉注射之后缓慢释放，从而延长给药时间并减少给药次数。
基于AAV载体的基因治疗是目前发展最快的、最有潜力的一种疗法，它的出现，给神经系统疾病带来新的希望。AAV载体可以靶向神经系统多个部位，且在靶向部位高度富集，有利于治疗疾病，并降低不良反应。目前已有治疗帕金森症、AADC缺乏症的基因治疗药物处在临床试验之中，相信不久的将来会有基因治疗药物改变缺少有效药物的局面。
参考资料：
1.Gene therapy comes of age
2.Gene therapy for neurological disorders:progress and prospects
