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摘要

基因疗法越来越多地被提出用于治疗中枢神经系统疾病，包括胎儿低张力症的治疗干预。目前的遗传和分子方法已经简化了诊断算法，显著促进了对这一具有挑战性的病因异常的解决，并鼓励将其用于治疗。然而，由于发育过程中形成的复杂神经结构，基因治疗作为独立治疗的前景很复杂，可能需要仅限于离散突触发生间隔的干预。

介绍

从技术发展的标准来看，人们对基因治疗的兴趣由来已久。早在1972年，也就是基因密码被破解的四年后，研究人员就在《科学》(Science)杂志上首次提出将基因用于遗传疾病。1990年，一名患有严重免疫缺陷的4岁女孩成为第一个接受基因疗法治疗的患者。从那时起，通过专门的研究工作，许多挑战已经被解决，一些已经被克服了[1]。例如，2000年基因治疗产品的开发证明了这一成功的商业认可。最近，它被提出用于治疗神经系统疾病。

后者对于引起婴儿慢性损伤的一系列病因来说是一个好消息。其中包括婴儿紧张症，俗称婴儿软瘫综合征。婴儿低张力包括一个广泛的病因异常，历史上臭名昭著的提出诊断的挑战。他们的症状以肌肉张力的普遍丧失为特征，表现在各种临床条件下。此外，由于缺乏生物标志物和疾病分型依赖性[2]，诊断会显著加重。表现出虚弱的姿势、过度的关节范围和无力抵抗轻微的压力等症状，可能是由于婴儿神经系统疾病[3]的躯体表达中可见的许多原因造成的。例如，M Iraschi的诊断算法值得注意的是，在得出结论之前可能需要评估的范围。［4]

基因治疗在婴儿低张力症中的前瞻性应用，是由于近期的诊断成功，与分子遗传诊断方法的快速扩展有关，目前在低张力症检测中常规使用。在其他支持者中，斯坦福大学神经病学和儿科的Paul Fisher，例如，最近提出了胎儿低张力症的治疗解决是可以实现的目标。在他看来，许多新启发的治疗前景直接关系到这些快速扩展的治疗方法的可兑换性。

目前的一系列诊断方法[6]支持这种积极的诊断观点。再加上基于临床的评估方案，如结合肌电图的脊髓性肌肉萎缩，这些方案具有快速和特异性。例如，使用各种限制性内切酶鸡尾酒的比较基因组杂交技术，为检测极低水平的序列变异提供了一种特别有效的方法，目前正在取代更传统的细胞遗传学检测方法。

成功利用类似方法纠正缺陷编码序列用于治疗的前景反映了对该技术更广泛的兴趣。事实上，类似的提议推动了2015年12月在华盛顿特区召开的由David Baltimore领导的全国会议，会议关注实施CRISPR技术的潜在前景，但也存在危险[7]。表达的担忧涉及基因治疗的理论潜力，即“永久”改变基因指令，或通过插入或以其他方式引入产生新基因产物的序列来纠正编码缺陷。随着正确恢复的蛋白质或肽产物的产生，或通过阻断翻译的错义或反向RNA等技术来预防不良的蛋白质或肽产物，结果因此直接关系到校正产物的功能充分性，而校正产物可以发挥新的细胞作用。

另一方面，改变生化机制的潜力，已经成为研究基因治疗治疗人类疾病功效的基础，至今已有20多年。这种通过分子充分性进行治疗的概念也已被用于神经组织的基因治疗。因此，主要障碍已被确定为获取用于修复蛋白质产品的遗传机制或生产的分子机制。各种各样的问题包括利用特定类型的组织，跨越血脑屏障，以及用DNA启动子刺激转录。

最近在获取神经系统组织的方法方面取得了进展，特别是在病毒载体工程和合成纳米粒子方面取得了重大进展。例如，Foust等人报道AAV9血清型(AAV9)能够穿越血脑屏障，并在星形细胞和神经元细胞[8]中产生广泛但可变的转基因表达。目前可用于治疗的病毒载体的列表是广泛的，它们的潜力通过各种可以修改离散碱基或大模序列的基因工程程序进一步放大。另一方面，与病毒载体不同的是，非病毒载体的纳米颗粒缺乏生物分子模式，这种模式已经进化到可以被神经系统吸收。然而，它们有可能经受更广泛的合成改造，在许多情况下，使它们成为首选的运输方式。值得注意的是，纳米颗粒可以由多种分子化合物制成，其形态可以具有更广泛的构型，包括脂质体、纳米管和磁性纳米颗粒[9,10]。

然而，鉴于引起肌张力减退症状的多种病因，分子治疗充分性的具体前提可能不太可能产生广泛、独立的治疗干预方法；事实上，在许多情况下，这可能是不够的。例如，导致肌张力减退症状的位点包括肌肉（先天性强直性肌营养不良）、神经肌肉接头（先天性重症肌无力）、运动神经（低髓鞘神经病变）、脊髓运动体（脊髓肌萎缩）和脑组织（脑发育不全和代谢性疾病），一组功能和解剖上不同的组织。相比之下，基因治疗方法更适合于组织类型相对一致且基因产物的表达直接影响生理功能的应用。这些考虑因素有利于相对于基于大脑的起源而言更为远端定位的应用，也就是说，在肌肉块、髓鞘神经段和运动突触连接处更可能成功。

仅靠基因治疗不太可能成功治疗的是许多影响脑组织的遗传损伤，据估计占[3]低张力症确诊病例的近70%。在这些情况下的干预必须面对神经组织功能的复杂性，这在很大程度上取决于突触连接的正确形成。例如，早期神经科学研究的一项信号发现揭示了大脑组织的解剖和生理复杂性，该发现揭示了神经网络电路的构造与感觉活动[11]的关键依赖关系。在一项早期和有力的观察中，Wiesel和Hubel表明，如果在皮层视觉网络形成的关键窗口期间剥夺光刺激，猫可能会永久失明。在这段时期之后恢复活动无法扭转这种影响。也就是说，一旦突触联系和网络过程建立起来，塑造的影响就不再有效地修改枕叶皮层的突触连接;因此，这些动物是由于大脑损伤而不是视网膜损伤而永久失明的。直观地说，这是由于在感觉活动的影响下形成的高度复杂的三维网络结构，它与发育过程相协调，产生了功能突触秩序。此外，这种结构是由复杂的循环连接主导的，在这些连接中，相互的抑制和兴奋神经支配了非线性的、脑神经活动特征的动态生理学的产生，称为吸引子。如果不唤起同时发生的发育或翻译机制，通过将带有纠正序列的基因产物定位到这些位点来恢复这些独特的活性形式的能力就会受到损害，而且依靠仅以分子充足性为前提的疗法不太可能逆转剥夺的影响。

此外，这不仅是发育过程中的障碍，而且由于大脑活动的可塑性，这一特征会贯穿整个生命周期。例如，导航探索激发经验依赖的多模态感觉活动，这些活动在网格和海马[12]的位置细胞中被捕获。为了克服这些障碍，基因治疗可能需要与补充方法共存，这些补充方法可以解释突触形成时期的发育或经验变化。

因此，开发这种前瞻性的选择可能需要对特定类型的低张力症进行早期或事先的遗传诊断，以及对建立突触连接至关重要的过程的时间序列的关键信息。在婴儿期出现的中枢神经系统低紧张症表明，中枢神经系统网络损伤的潜在原因是主要形成时期的靶标或突触发生错误，即在主要脑网络突触连接形成[13]的关键窗口期。这些可塑性增强的时期涉及许多相互作用的因素，包括基因表达的变化、对发育线索的反应和对环境输入的增强敏感性，通常以刺激诱发活动[14]的形式出现。作为发育的关键时期，这些时期也构成脆弱性增加的时期，在此期间，影响因素可能未达到最佳状态，或被误解，导致神经发育障碍[15]。相反，这些周期很可能代表基因引入变异作为治疗策略更容易获得的时间间隔。目前已知的主要周期包括脑干(早期)、丘脑(中期)和包括小脑(晚期)在内的皮层区域的突触发生。例如，在Prader Willi综合征(PWS)的病例中，皮质恢复的移位类似于PWS患者中出现的张力减退的时间演变，这与PWS病因与发生在该阶段的皮质突触发生的影响相一致。因此，确定阶段可能有助于确定治疗的时间以及定位疾病的空间起源。

此外，在许多中枢神经系统损伤中，突触形成期以延迟为特征，随后是部分和永久性恢复期[15]。这些观察结果表明，事实上，这种损伤可能是局灶性的，许多突触形成机制保持完整，因此可以成功应用前瞻性治疗。结合对皮层运动过程潜在机制的新兴知识，受影响机制的靶向性可以进一步完善。例如，PWS肌张力减退的短暂症状因其普遍性而著名，表明对与空间和时间等基本物理特征相耦合的整体和/或原始功能的影响[16]。事实上，病因学的中心起源和受影响的强直反应的广度告诉我们，PWS低张力症涉及分布的皮层网络的异常活动；因此，可能涉及协调源自小脑的运动运动时空特征的处理原语，或为整个个体构建有意运动的运动规划过程，这些过程局限于默认模式网络[16-18]。

结论

针对中枢神经系统组织的基因治疗的提议已经在靶向特定神经域的传递载体上取得了显著的成功。然而，在发育和经验修饰过程中形成的复杂突触连接不太可能由仅以修饰基因产物为前提的治疗策略来解决。像中枢神经系统胎儿张力低下这样复杂的情况可能需要多种与突触发生相同步的混合方法。

工具书类

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