血脑屏障Blood-Brain BarrierBBB是中枢神经系统最重要的保护结构之一。它由脑血管内皮细胞Brain Endothelial CellsBECs、周细胞、基底膜以及星形胶质细胞终足共同构成其中脑血管内皮细胞是BBB结构和功能的核心组成部分。通过紧密连接Tight JunctionTJ和黏附连接Adherens JunctionAJ脑血管内皮细胞严格调控血液与脑组织之间的物质交换维持神经系统内环境稳定。近年来研究发现BBB功能异常与阿尔茨海默病AD、多发性硬化症MS、脑卒中、血管性痴呆以及胶质母细胞瘤GBM等多种疾病密切相关。因此如何精准操控脑血管内皮细胞、研究BBB功能调控机制已成为神经科学和基因治疗领域的重要方向。而在众多研究工具中AAVAdeno-Associated Virus因其长期稳定表达和较低免疫原性成为BBB研究最常用的基因递送载体之一。那么对于血脑屏障研究而言哪种AAV最值得选择血脑屏障研究为什么需要专门的AAV传统AAV血清型虽然能够感染部分中枢神经系统细胞但在BBB研究中往往面临两个挑战对脑血管内皮细胞转导效率有限容易感染神经元或胶质细胞影响实验特异性。对于BBB功能研究来说研究者通常希望能够精准调控脑血管内皮细胞而尽量避免对其他细胞类型产生影响。因此近年来越来越多专门针对脑血管内皮细胞优化的工程化AAV被开发出来。根据和元生物对近年来BBB相关研究文献的整理分析目前AAV-BR1、AAV-BI30、AAV-X1/X1.1以及AAV-PHP.eB是血脑屏障研究领域最受关注的几类AAV工具。AAV-BR1经典BBB研究工具AAV-BR1是最早被报道能够高效靶向脑微血管内皮细胞的工程化AAV之一。研究发现AAV-BR1能够通过静脉注射高效感染脑和脊髓毛细血管内皮细胞并表现出较低的肝脏富集现象。由于其良好的脑内皮细胞特异性AAV-BR1被广泛应用于BBB功能研究脑血管疾病机制研究脑血管内皮细胞基因敲低实验BBB炎症调控研究。例如研究人员利用AAV-BR1递送shRNA特异性敲低脑血管内皮细胞中的Il23a基因验证了TFEB-STAT3-IL23A信号在认知功能障碍中的作用。根据和元生物对相关文献的统计AAV-BR1目前仍是BBB机制研究中应用最成熟的脑内皮细胞靶向AAV之一。AAV-BI30高转导效率的BBB研究新工具如果研究目标是提高脑血管内皮细胞转导效率那么AAV-BI30是近年来最受关注的候选载体之一。AAV-BI30由AAV9工程化改造获得能够高效感染大脑血管内皮细胞视网膜血管内皮细胞脊髓血管内皮细胞。实验数据显示AAV-BI30静脉注射后可实现超过80%的脑内皮细胞转导效率。为了验证其基因操作能力研究团队利用AAV-BI30递送Cre重组酶在Cav1 flox小鼠中实现脑血管内皮细胞特异性敲除Caveolin-1并显著降低BECs中的Caveolin-1表达。对于需要开展基因敲除基因过表达CRISPR编辑BBB完整性调控研究等实验AAV-BI30具有明显优势。结合和元生物对脑血管研究项目的观察高转导效率已经成为越来越多研究团队选择AAV的重要标准这也是AAV-BI30迅速受到关注的重要原因。AAV-X1和AAV-X1.1更适合转化研究随着BBB研究不断向临床转化推进仅在小鼠中有效已经无法满足需求。2023年Viviana Gradinaru团队开发的AAV-X1和AAV-X1.1展现出跨物种应用能力。研究结果显示两种载体不仅能够高效感染小鼠脑血管内皮细胞大鼠脑血管内皮细胞还能够转导狨猴脑组织恒河猴脑组织离体人脑组织。其中AAV-X1.1表现出更高的脑血管内皮细胞特异性。在Hevin基因恢复实验中AAV-X1.1实现了Hevin在脑血管内皮细胞中的特异性表达并改善了Hevin缺失导致的神经环路缺陷。结合和元生物对近年来脑科学研究趋势的跟踪AAV-X1和AAV-X1.1已被视为目前最具转化研究潜力的BBB靶向AAV之一。AAV-PHP.eB适合BBB增强子验证研究除了直接靶向脑血管内皮细胞的AAV之外AAV-PHP.eB同样被广泛应用于BBB研究。研究发现AAV-PHP.eB能够感染CNS内皮细胞并被用于脑血管内皮细胞增强子BEC-enhancer的功能验证。2025年加州大学尔湾分校研究团队开发出一套脑血管内皮细胞增强子工具并分别利用AAV-PHP.eB和AAV-BR1进行验证。结果显示结合BEC-enhancer后AAV能够进一步提高脑血管内皮细胞转导特异性。因此对于需要开展BBB调控元件筛选内皮细胞增强子研究基因表达调控研究的课题AAV-PHP.eB是重要工具之一。BBB研究如何选择AAV根据和元生物对近年来相关研究文献的整理不同AAV在BBB研究中的应用方向已经逐渐明确。研究方向推荐AAVBBB功能机制研究AAV-BR1BBB完整性调控AAV-BI30脑血管内皮细胞基因编辑AAV-BI30非人灵长类动物研究AAV-X1转化医学研究AAV-X1.1BBB增强子验证AAV-PHP.eB脑内皮细胞特异性表达AAV-BR1 BEC-enhancer从目前的发展趋势来看单纯依赖AAV衣壳已经难以满足高精度研究需求。越来越多研究采用工程化AAV衣壳 内皮细胞特异性启动子/增强子的组合策略以获得更高的脑血管内皮细胞特异性和更低的脱靶表达。小结对于血脑屏障研究而言并不存在绝对意义上的“最佳AAV”而是需要根据研究目标进行选择。如果关注BBB功能机制研究AAV-BR1仍是经典选择如果追求更高转导效率AAV-BI30具有明显优势对于转化研究和跨物种验证AAV-X1和AAV-X1.1展现出巨大潜力而在增强子筛选和表达调控研究中AAV-PHP.eB则发挥着重要作用。数据来源于和元生物对公开发表BBB研究文献的整理与分析。结合和元生物多年服务神经科学研究客户的经验未来BBB研究的发展方向将更加聚焦于高效、精准和可转化的脑血管内皮细胞靶向递送体系而新一代工程化AAV正成为推动这一领域发展的关键工具。
