AAV组织递送策略—皮肤组织的靶向调控

在上一期的AAV组织递送策略相关干货中，我们了解了泌尿系统的靶向方法，那么本期小恒将主要介绍AAV在人体最大的器官——皮肤组织中的靶向策略。

免疫系统减弱、受损，皮肤毛囊或毛孔中的外部物质，接触到的化学物质，如过敏原、刺激物或病毒感染等都可能引起皮肤疾病，如皮肤癌、牛皮癣（银屑病）、痤疮等（图2）。

皮肤癌是一种主要的皮肤疾病，分为三大类：黑色素瘤（恶性黑色素瘤）、基底细胞癌（BCC）和鳞状细胞癌（SCC）。黑色素瘤是一种由表皮黑色素细胞引起的恶性肿瘤，主要发生在黑色素细胞水平低的个体中。BCC和SCC通常表现为皮肤上出现凸起的斑块，但也可能在肿瘤部位形成溃疡。银屑病是由免疫功能障碍引发的自身免疫性皮肤病，是一种非常常见的疾病，主要存在于受损的表皮内，会产生红色粗糙的斑块，组织学特征主要是由于角质细胞过度增殖或异常分化而导致的表皮增厚。系统性红斑狼疮是另一种自身免疫性皮肤病，表现为结节状斑点或红色增厚斑块；其病变通常是光敏性的，常出现在身体暴露于阳光下的部位。痤疮是一种慢性炎症性疾病，主要是由身体高皮脂腺密度区域（如面部和胸部上部）皮脂腺皮脂分泌增加引起，皮脂分泌增加导致皮肤毛孔堵塞、角化异常和皮肤毛囊细菌定植等而导致痤疮的产生。

皮肤疾病多种多样且相关作用机制也有待于进一步研究以帮助我们更好的理解疾病成因亦或是开发相关治疗方法，利用有效的基因表达载体进行相关基因表达调控是目前非常有效的用于研究皮肤相关疾病的手段。那么，本文将主要介绍动物在体基因表达调控利器—AAV在皮肤组织研究应用中所涉及的AAV血清型选择、特异启动子应用及注射方法这三方面的相关问题。

由于不同血清型的AAV具有不同的细胞趋向性，在对组织进行AAV注射感染时，往往需要确定可高效感染相应组织的血清型。2012年，Timothy M. Crombleholme实验室发表的《Pseudotyped adeno-associated viral vector tropism and transduction efficiencies in murine wound healing》文章中，为了研究不同血清型AAV载体对皮肤伤口中特定细胞的趋向性和转导效率，作者比较了AAV2/2、 AAV2/5、AAV2/7和AAV2/8在小鼠皮肤切除伤口模型中表皮细胞、真皮细胞和肉膜（皮下组织内的一层骨骼肌）的感染效率发现（图3）：AAV2/5和AAV2/8在表皮均有较高的效率（AAV2/5_80.3%±11.6、AAV2/8_ 64.3%±25.3）；各血清型对真皮的感染效率相对较低，其中5型最高（18.4%±2.1），8型次之（7.2%±1.4）；对于肉膜的转染，7型（83.6%±10.6）和8型（91.2%±4.4）均具有较高的效率。

索尔克生物研究所Izpisua Belmonte教授在2018年发表的《In vivo reprogramming of wound-resident cells generates skin epithelial tissue》文章中，为了利用AAV研究DGTM四因子（DNP63A、GRHL2、TFAP2A和MYC）在体内重编程能否诱导皮肤溃疡表面上皮组织新生，作者进行了皮下注射或直接将表达绿色荧光蛋白的AAV（GFP-AAV）注射于皮肤原位分离的溃疡来确定哪种AAV可以最高效感染。通过切片荧光效果观察（图4），发现AAVDJ可以实现皮肤组织或溃疡中组织细胞的高效感染。

常规CMV、EF1等广谱启动子一般不具有细胞特异性，而针对皮肤组织特定细胞的靶向研究相对较少，目前仅有一些关于表皮角质形成细胞和黑色素细胞的特异表达相关研究。

角蛋白中间丝是上皮细胞的主要蛋白质成分，是一个由54个保守基因组成的大家族编码，K5/K14和K1/K10是表皮表达的4种主要角蛋白。K5/K14主要在表皮的基底角质形成细胞中表达，随着基底角质形成细胞的分化迁移到棘层出现了K1/K10的表达。2024年发表在Theranostics的中国医学科学院皮肤病研究所赵明课题组文章《Keratinocyte-to-macrophage communication exacerbate psoriasiform dermatitis via LRG1-enriched extracellular vesicles》中，作者利用汉恒生物包装的K14启动子启动的AAV9-K14-si-LRG1，实现了对皮肤表皮中LRG1的特异性敲低（图5）。最终研究发现高表达LRG1的细胞外囊泡EV以依赖于TGFβR1的方式使巨噬细胞极化。这种角化细胞与巨噬细胞之间的通讯作用促进了银屑病样皮炎。

皮肤注射方法一般可以采取皮内（表皮与真皮之间）或皮下（皮下组织）原位多点注射的方法。2002年B Deodato等在进行大鼠皮肤伤口愈合相关研究中，对直径8mm的背部皮肤创面进行AAV皮内注射，每点间隔3-4mm，注射5-7个点，每点20ul，共注射约10^11vp的病毒颗粒， 并对组织切片进行了LacZ和目的基因VEGF165的表达检测（图7）。

2019年重庆医科大学一附院陈爱军课题组在对uvb诱导大鼠皮肤光老化影响的研究中利用汉恒生物包装的HSP27基因干扰AAV对大鼠背部皮肤进行皮内注射（图8）。文章结果表明，HSP27参与了uv照射后皮肤组织的氧化应激、衰老和凋亡等过程，为干预uv诱导的皮肤损伤提供了潜在的方法。

2024年上海交通大学医学院吕良敬课题组在对系统性硬化症的研究中利用了汉恒生物包装的IFNA2过表达AAV对小鼠进行皮肤注射（图9）。文章发现皮肤中内皮细胞的I型干扰素应答参与了血管病变和纤维化，并可预测系统性硬化症的疾病进展。

通过以上相关介绍，大家应该对皮肤组织AAV载体应用有了相关了解，也希望可以给大家提供一定的帮助。此外，汉恒生物拥有多种不同组织/细胞特异血清型或启动子的AAV，全面助力科学研究；除了本次的干货内容外，也有不同组织特异靶向策略的相关干货文章已推送（详见汉恒生物公众号）；在之后的干货分享中，将继续分享外周神经的靶向策略，欢迎大家多多关注~