單基因腦小血管病的治療學研究進展2026單基因腦小血管?。╩onogeniccerebralsmallvesseldisease）是指由單基因突變導(dǎo)致的罕見腦小血管病。主要包括常染色體顯性遺傳腦動脈病伴皮質(zhì)下梗死及白質(zhì)腦病（cerebralautosomaldominantarteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalopathy，CADASIL）、常染色體隱性遺傳腦動脈病伴皮質(zhì)下梗死及白質(zhì)腦病（cerebralautosomalrecessivearteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalopathy，CARASIL）、HTRA絲氨酸肽酶1（high-temperaturerequirementAserinepeptidase1，HTRA1）相關(guān)顯性遺傳性腦小血管病、Ⅳ型膠原蛋白基因α1（collagentypeⅣα1，COL4A1）或Ⅳ型膠原蛋白基因α2（COL4A2）腦小動脈病、視網(wǎng)膜血管病變伴白質(zhì)腦病和系統(tǒng)性表現(xiàn)、遺傳性腦淀粉樣血管病和X染色體連鎖的Fabry病等［1］。自1977年研究者首次發(fā)現(xiàn)CADASIL、1996年首次鑒定出其致病基因NOTCH3以來，隨著全基因芯片、高通量測序等現(xiàn)代基因診斷技術(shù)的進步，迄今為止已發(fā)現(xiàn)了20余個單基因腦小血管病的致病基因，如與小動脈硬化相關(guān)的NOTCH3、HTRA1、α-GAL、COL4A1/A2、FOXC1/F2，與淀粉樣蛋白相關(guān)的APP等［2］。近期Ding等［3］通過家系和動物模型研究發(fā)現(xiàn)了伴有骨質(zhì)疏松甚至骨折的腦小血管疾病患者的新致病基因ARHGEF15。對單基因遺傳性腦小血管疾病的遺傳學研究不僅能揭示其致病基因以及發(fā)病機制，還為其特異性治療提供新的方向。文中主要對單基因腦小血管病的治療學研究進展進行綜述。文獻檢索：以“單基因腦小血管病”“常染色體顯性遺傳腦動脈病伴皮質(zhì)下梗死及白質(zhì)腦病”“常染色體隱性遺傳腦動脈病伴皮質(zhì)下梗死及白質(zhì)腦病”“HTRA1顯性遺傳性腦小血管病”“Fabry病或法布里病或法布雷病”“COL4A1/2相關(guān)性血管病或Ⅳ型膠原蛋白腦小血管病”等作為中文關(guān)鍵詞，“monogeniccerebralsmallvesseldisease”“cerebralautosomaldominantarteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalopathy/CADASIL”“cerebralautosomalrecessivearteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalopathy/CARASIL”“COL4A1/A2

ANDcerebralsmallvesseldisease”“Fabrydisease”作為英文關(guān)鍵詞，在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺、PubMed、WebofScience數(shù)據(jù)庫中檢索相關(guān)的中英文文獻，檢索時限為建庫至2024年12月5日。一、CADASIL（一）病因和機制CADASIL是最常見的單基因腦小血管病，主要表現(xiàn)為偏頭痛、卒中發(fā)作（以缺血性卒中多見）、認知障礙、淡漠和情感障礙和步態(tài)障礙。頭顱磁共振成像（magneticresonanceimaging，MRI）可見腦白質(zhì)高信號、多發(fā)的腔隙性腦梗死、微出血及擴大的血管周圍間隙，其特征性影像改變?yōu)轱D極、島葉皮質(zhì)下及額上回的白質(zhì)高信號［4］。其致病基因為NOTCH3，錯義或小的插入缺失雜合突變導(dǎo)致NOTCH3蛋白34個表皮生長因子樣重復(fù)結(jié)構(gòu)域內(nèi)半胱氨酸殘基個數(shù)奇數(shù)化，導(dǎo)致NOTCH3ECD沉積物（嗜鋨性顆粒物質(zhì)）沉積在小動脈平滑肌細胞基底膜，引起實質(zhì)小動脈和毛細血管壁纖維增厚，血管平滑肌細胞丟失。然而隨著基因測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，研究發(fā)現(xiàn)NOTCH3的其他類型突變?nèi)绫Ａ舭腚装彼釘?shù)量的錯義突變或移碼和過早終止密碼子也可表現(xiàn)出CADASIL的疾病表型，這些突變的致病性目前仍存在爭議［5,6］。除異常的NOTCH3蛋白聚集外，異常NOTCH3信號傳導(dǎo)也在CADASIL病理生理機制中發(fā)揮了重要作用。NOTCH3突變阻礙NOTCH通路受體與配體的結(jié)合，進而影響血管的完整性。研究發(fā)現(xiàn)NOTCH3敲除小鼠（NOTCH3-/-）表現(xiàn)出重要的腦血管異常，包括結(jié)構(gòu)動脈缺損、血管平滑肌細胞丟失、血腦屏障滲漏以及肌源性張力和腦血管反應(yīng)性改變［7］。然而NOTCH3信號活性是否改變在不同研究中仍存在爭議，NOTCH3

基因敲除小鼠并未表現(xiàn)出CADASIL樣表型，提示CADASIL發(fā)病機制的復(fù)雜性［8］，需要進一步深入研究。（二）治療進展目前對CADASIL尚無有效的治療手段。干預(yù)高血壓等腦血管病危險因素、戒煙酒等不良生活方式，可能減少CADASIL患者腦血管意外的風險，進而改善預(yù)后［9］。常規(guī)抗血小板或降脂藥物在CADASIL患者卒中預(yù)防中的作用尚不明確。近年來許多臨床前研究基于CADASIL病因和機制，對其特異性治療進行了積極探索，主要包括免疫療法、生長因子療法和基因療法等。1.免疫治療：有研究者利用NOTCH3基因敲除和TgNotch3C455R小鼠，發(fā)現(xiàn)靶向位于細胞外結(jié)構(gòu)域的NOTCH3受體負調(diào)節(jié)區(qū)的激動劑抗體可以在體外激活配體不敏感的突變型NOTCH3受體，防止CADASIL小鼠模型中的壁細胞丟失，有效預(yù)防NOTCH3敲除小鼠和CADASIL小鼠的腦小血管病表型［10］。另一團隊在CADASIL小鼠模型中探討了NOTCH3激動劑5E1單克隆抗體結(jié)合腦血管中NOTCH3胞外域沉積物的能力及其對疾病相關(guān)表型的影響［11］。研究發(fā)現(xiàn)5E1治療顯著防止了腦血流反應(yīng)受損，并使腦動脈的肌源性反應(yīng)正?；?；但長期給予5E1不會減輕NOTCH3胞外域或嗜鋨性顆粒物質(zhì)沉積，并且與血管周圍小膠質(zhì)細胞活化無關(guān)；它也未能阻止白質(zhì)病變的發(fā)展［11］。2022年有學者開發(fā)了一種新型主動免疫療法，利用CADASIL-R133C突變和野生型EGF1-5重復(fù)序列組成的聚集體對CADASILTgN3R182C150小鼠進行免疫接種共4個月，首次觀察到腦毛細血管周圍NOTCH3沉積顯著減少（38%~48%）、小膠質(zhì)細胞活化增加，血清NOTCH3胞外域水平降低。且該療法不影響體重、一般行為、視網(wǎng)膜中血管平滑肌細胞的數(shù)量和完整性、神經(jīng)元存活、炎癥或腎臟系統(tǒng)，表明其具有可耐受性，為CADASIL的臨床治療提供了新的思路［12］。2.生長因子療法：少數(shù)研究探討了干細胞因子（stemcellfactor，SCF）聯(lián)合粒細胞集落刺激因子（granulocytecolony-stimulatingfactor，G-CSF）對TgNotch3R90C轉(zhuǎn)基因小鼠的治療作用。通過皮下間隔重復(fù)給藥，SCF+G-CSF減輕了CADASIL小鼠小動脈中血管平滑肌細胞的變性，可增加腦血管密度，并抑制細胞凋亡。SCF+G-CSF治療抑制CADASIL誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞和神經(jīng)干細胞/神經(jīng)祖細胞丟失，促進神經(jīng)發(fā)生。在細胞凋亡的體外模型中，SCF+G-CSF通過AKT信號傳導(dǎo)和抑制半胱天冬蛋白酶-3活性來阻止血管內(nèi)皮細胞中的凋亡細胞死亡［13］。進一步地，通過使用骨髓移植方法追蹤骨髓來源的細胞和共聚焦成像，研究人員觀察到TgNotch3R90C小鼠腦小血管和毛細血管中骨髓來源的血栓形成，在血栓形成內(nèi)部和周圍可見退化的毛細血管內(nèi)皮細胞，血栓形成區(qū)域及其附近可見IgG外滲。使用SCF+G-CSF治療可顯著降低腦毛細血管血栓形成和IgG外滲［14］。此外，同一研究團隊發(fā)現(xiàn)，與年齡匹配的野生型小鼠對照相比，10~11月齡的TgNotch3R90C小鼠大腦中的血管內(nèi)皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）和VEGF-A顯著降低。而在上述小鼠9月和10月齡時重復(fù)SCF+G-CSF處理可改善認知功能，增加腦VEGF/VEGF-A，增強神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的再生和突觸發(fā)生。這些數(shù)據(jù)表明，SCF+G-CSF治療可能限制CADASIL的病理進展，修復(fù)Notch3R90C突變所致的大腦受損［15］。3.基因療法：近年來隨著基因組學與新一代基因測序技術(shù)的發(fā)展，反義寡核苷酸（antisenseoligonucleotide，ASO）藥物在轉(zhuǎn)化醫(yī)學與精準醫(yī)學中的應(yīng)用取得了飛速的發(fā)展。ASO是一種單鏈寡核苷酸分子（18~30核苷酸），可以是DNA、RNA或DNA/RNA的雜合單鏈，進入細胞后可通過與靶序列互補，在核糖核酸酶H1的作用下導(dǎo)致mRNA降解，從而抑制蛋白表達；或通過空間位阻效應(yīng)實現(xiàn)pre-mRNA的選擇性剪接，調(diào)控基因的翻譯，達到治療疾病的目的［16］。ASO目前已被用于脊髓肌萎縮癥、迪謝內(nèi)肌營養(yǎng)不良等疾病的治療。2016年，Rutten等［17］通過生物信息學手段，使用cDNA構(gòu)建體對一系列外顯子跳躍策略進行建模，隨后通過設(shè)計靶向NOTCH3

2~3、4~5和6號外顯子的ASO并轉(zhuǎn)染CADASIL患者來源的腦血管平滑肌細胞，結(jié)果表明NOTCH3及其下游蛋白表達未受影響，確定了靶向NOTCH3外顯子跳躍的技術(shù)可行性。該團隊隨后報道了1個攜帶半胱氨酸突變（G498C）的CADASIL家系，發(fā)現(xiàn)其突變位于第9號外顯子的邊界，由于影響RNA的剪接而導(dǎo)致天然的外顯子跳躍，使得疾病出現(xiàn)較輕的表型；并初步通過轉(zhuǎn)染靶向9號外顯子的ASO和規(guī)律成簇的間隔短回文重復(fù)（clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats，CRISPR/Cas9）基因編輯技術(shù)在血管平滑肌細胞模型中驗證了其可翻譯性［18］。上述研究結(jié)果表明“半胱氨酸糾正”可能是治療CADASIL患者的有效手段，基因療法具有很大的前景，然而目前其在CADASIL治療上的應(yīng)用僅局限于體外細胞層面，亟待進一步深入研究。二、CARASIL和HTRA1顯性遺傳性腦小血管?。ㄒ唬┎∫蚝蜋C制CARASIL是一種罕見的由HTRA1雙等位基因突變引起的腦小血管病，符合常染色體隱性遺傳模式。HTRA1蛋白具有絲氨酸蛋白酶活性，可抑制轉(zhuǎn)化生長因子β（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）通路，其組成包括信號肽、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白、Kazal樣結(jié)構(gòu)域、連接區(qū)、絲氨酸蛋白酶和PDZ樣結(jié)構(gòu)域，其中絲氨酸蛋白酶結(jié)構(gòu)域含有L3和LD2兩個結(jié)構(gòu)域，在底物活化中起重要作用［19］。HTRA1純合突變多位于蛋白酶結(jié)構(gòu)域，導(dǎo)致編碼蛋白表達量減少和蛋白酶活性下降。近年來相繼有研究報道，HTRA1基因雜合突變亦可導(dǎo)致常染色體顯性遺傳腦小血管?。?9,20,21］。雜合錯義突變常位于連接區(qū)或L3/LD結(jié)構(gòu)域，影響HTRA1三聚體的形成，其結(jié)果均造成TGF-β通路激活，引起下游靶蛋白在血管壁的異常聚集，進而引起小動脈內(nèi)膜的纖維化、中膜平滑肌細胞的變性和丟失［20］。故而兩者在血管病理及臨床表現(xiàn)均存在一定相似性，但HTRA1相關(guān)顯性腦小血管病發(fā)病年齡較晚，臨床癥狀相對輕。（二）治療進展對該病目前同樣采取控制血管病危險因素、發(fā)病后應(yīng)用抗血小板藥物、針對認知障礙、精神或心理障礙等予以相應(yīng)對癥藥物等對癥治療，缺乏特異性治療手段，迄今為止僅有少數(shù)基于病因的治療研究。一項研究通過利用HTRA1無義突變的CARASIL患者的成纖維細胞，探索了抑制無義介導(dǎo)的mRNA降解（nonsense-mediatedmRNAdecay，NMD）從而改善疾病表型的可能機制［22］。NMD是真核細胞中監(jiān)控RNA的重要機制，它可以識別并降解含有提前終止密碼子（prematureterminationcodon，PTC）的異常mRNA，也能降解部分保留正常功能的異常蛋白質(zhì)，造成疾病惡化。該研究通過敲低PTC過程中的關(guān)鍵激酶SMG（suppressorwithmorphogeneticeffectongenitalia）-1的亞基SMG-8，發(fā)現(xiàn)它可以上調(diào)突變mRNA和蛋白表達，改善NMD加劇的突變表型，同時不會影響含有PTC的CARASIL成纖維細胞的細胞生長，提示SMG-8可能是NMD抑制的一個有前途的靶標［22］。近期另一項研究從信號轉(zhuǎn)導(dǎo)角度探索了CARASIL可能的治療靶點［23］。既往研究結(jié)果表明，血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑可抑制HTRA1的底物之一蛋白纖連蛋白表達［24］并抑制腦中TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［25］，因而有望用于治療CARASIL。研究者構(gòu)建了HTRA1-/-小鼠，該模型表現(xiàn)出CARASIL類似的病理特征，使用坎地沙坦干預(yù)后小鼠大腦前動脈的基質(zhì)蛋白質(zhì)的熒光染色減輕，大腦前動脈的內(nèi)膜變薄，提示坎地沙坦治療減輕了HTRA1功能喪失小鼠基質(zhì)蛋白質(zhì)的沉積、改善內(nèi)膜增厚和血管擴張［23］。未來還可考慮從HTRA1基因治療、提高絲氨酸蛋白酶活性、酶替代治療等方面尋找突破口［20］。三、Fabry?。ㄒ唬┎∫蚝蜋C制Fabry病是一種罕見的X連鎖溶酶體貯積癥，致病基因GLA突變導(dǎo)致α-半乳糖苷酶A（alpha-galactosidaseA，α-GalA）的活性部分或全部喪失，引起該酶的代謝底物三己糖?；手迹╣lobotriaosylceramides，GL3/Gb3）和相關(guān)鞘糖脂在各臟器受影響的細胞中累積，造成多臟器病變，在神經(jīng)系統(tǒng)中主要表現(xiàn)為周圍神經(jīng)病、腦白質(zhì)病變和卒中［26］。不同于經(jīng)典腦小血管病，F(xiàn)abry病常可導(dǎo)致顱內(nèi)大血管病變?nèi)缁讋用}［26］。Fabry病的病理生理機制包括線粒體功能障礙、溶酶體功能障礙、內(nèi)皮功能障礙和自噬異常等［27］。一項研究在Fabry病患者的皮膚成纖維細胞中發(fā)現(xiàn)GL3沉積可能會導(dǎo)致鉀（鈣）1.1通道活性減低并激活NOTCH1信號通路［28］，提示異常的NOTCH信號傳導(dǎo)可能是遺傳性腦小血管病的共同機制之一。（二）治療進展：相對于其他單基因腦小血管病，F(xiàn)abry病的靶向治療療效最為明確，其中酶替代治療和酶增強（分子伴侶）治療已被寫入相應(yīng)管理治療建議，并在臨床批準上市。此外，迄今已有多項臨床研究探討了Fabry病新的治療策略，包括底物減少療法（substratereductiontherapy，SRT）、基因治療和基于mRNA治療等［29］。SRT是口服葡糖神經(jīng)酰胺合成酶抑制劑，通過限制神經(jīng)酰胺向鞘糖脂的轉(zhuǎn)化，減少代謝產(chǎn)物GL3生成。獲批臨床試驗的兩種藥物venglustat和lucerastat在早期研究中均取得了成效［30,31］。為了解決酶替代藥物不能透過血腦屏障、生物利用度有限的問題，近20年以來，研究者們在開發(fā)器官特異性核酸遞送系統(tǒng)方面付出了巨大努力，積極探索基于逆轉(zhuǎn)錄病毒、慢病毒、腺相關(guān)病毒、非病毒（如脂質(zhì)體）載體的體內(nèi)外基因及mRNA治療［32,33,34,35,36］。其原理主要是將載體介導(dǎo)的正常GLA基因或mRNA遞送至Fabry病患者體內(nèi)，使患者機體產(chǎn)生具有正常活性的α-GalA或蛋白。近年來還出現(xiàn)了融合基因和底物減少的療法，研究者開發(fā)出由封裝在固體脂質(zhì)納米顆粒中的靶向Gb3合酶（Gb3synthase，Gb3S）的各種小干擾RNA分子組成的新型納米藥物，這些載體通過使用不同的配體進一步修飾后與Fabry病模型細胞有效結(jié)合，可使Gb3S-mRNA水平的沉默率高達90%［37,38］。然而上述研究尚處于臨床前研究階段，其臨床轉(zhuǎn)化面臨著靶向所有受影響的細胞類型、隨之而來的免疫學反應(yīng)、載體可能對替代酶活性產(chǎn)生影響等諸多問題，研究道路仍然任重道遠。四、COL4A1/2相關(guān)性血管病（一）病因和機制COL4A1/2的基因突變可導(dǎo)致常染色體顯性遺傳性腦小血管病，致病突變通常為終止