【on-target】AAV感染皮肤 | 血清型·启动子·注射用量 | 一篇就GO了！

皮肤（Skin）是人体最大的器官，覆盖整个外表面，能够抵御病原体、紫外线、化学物质和机械损伤，还能够感知外界刺激、调节温度和维持水分。皮肤通常分为表皮、真皮和皮下组织三层。表皮（Epidermis）是皮肤的最外层，是抵御外部环境的第一道防线，从最表层到最深层又可分为角质层、透明层、颗粒层、棘层和基底层。表皮本身没有血液供应，从其下面的真皮中获取营养。真皮（Dermis）是支撑表皮的下层结缔组织层，由乳头层和网状层组成，两层融合在一起且没有明显的界限。真皮内有毛发、腺体、血管、神经末梢等。皮下组织（Hypodermis）是皮肤的最深层，通过胶原蛋白和弹性蛋白纤维与真皮直接相连。其中包含脂肪小叶、血管、神经等结构，是体内脂肪储存的主要部位。

皮肤结构示意图（PMID: 29262154）

由于遗传因素、环境因素等多种原因，皮肤相关疾病是人类日常生活中较为常见和常发的疾病，并且多为慢性疾病。银屑病（Psoriasis）也叫牛皮癣，是一种慢性炎症性皮肤病，其特征是皮肤表皮发生异常，快速且过度生长，常表现为局限或广泛分布的鳞屑性红斑或斑块。痤疮（Acne Vulgaris）是另一种常见的慢性炎症性皮肤病，由于毛囊阻塞和炎症引起，主要表现为面部、背部的丘疹、脓疱和痘痕，发生原因包括体内雄激素水平异常、皮脂腺大量分泌、毛囊周围细胞角化异常等。白癜风（Vitiligo）是由于皮肤黑色素细胞被破坏，引发皮肤黑色素缺乏，形成局部白斑，其病因可能与自身免疫系统疾病、遗传、神经化学物质等因素有关。

银屑病的发病机制（PMID: 30909615）

在以上一系列皮肤病研究过程中，往往需要涉及到体内实验，重组腺相关病毒（recombinant Adeno-associated virus, rAAV）作为体内基因递送的重要工具被广泛应用。rAAV具有血清型多样性、低免疫原性和长期稳定表达基因的特点，是理想的基因治疗载体。

根据衣壳蛋白的不同，AAV可以被分为不同种的血清型，而不同的AAV血清型对不同组织和细胞类型的转导能力不同。根据文献报道，AAV2、AAV5、AAV7、AAV8、AAV9、AAVDJ都曾被用于感染皮肤组织。其中AAV5、AAV8可高效感染表皮，对于真皮也有一定感染效果；AAV9常用于感染皮肤，而AAVDJ也能够介导基因高效递送至皮肤。

AAV5和AAV8感染表皮和真皮（PMID: 22713157）

AAVDJ高效感染皮肤组织（PMID: 30185909）

皮肤中的细胞类型复杂多样。表皮中有角质形成细胞、朗格汉斯细胞、默克尔细胞和黑色素细胞等；真皮中的成纤维细胞负责产生胶原蛋白和弹性纤维；皮下组织中富含脂肪细胞，能够储存能量并为皮肤提供保护和缓冲。

角质形成细胞（Keratinocytes）是表皮的主要细胞，占表皮细胞成分的95%。该细胞起源于基底层，分裂后逐渐向上移动，伴随着细胞的成熟和分化，细胞逐渐扁平化并富含角蛋白；最终，表层的角质形成细胞会脱落，形成角质层，起到保护皮肤的作用。K14和BK5基因与角质形成细胞中的基底层细胞有关，分别编码角蛋白14和角蛋白5，是基底层角质形成细胞的重要组成部分。因此K14/BK5启动子可以特异性靶向基底层角质形成细胞。K10基因主要在基底层之上、分化的角质形成细胞中表达，编码分化标志物角蛋白10，与角质化过程密切相关。因此K10启动子可以特异性靶向分化的角质形成细胞。黑色素细胞（Melanocytes）位于表皮的基底层，负责产生黑色素（即皮肤的主要色素成分），保护皮肤免受紫外线伤害。mTyr启动子是小鼠黑色素细胞特异性酪氨酸酶启动子。

在黑色素细胞特异性mTyr启动子的控制下，

经皮肤递送表达Cre重组酶导致黑色素瘤形成

（PMID: 31649959）

靶向皮肤的AAV血清型和启动子推荐

在AAV介导的皮肤基因递送中，最常用到的注射方式是皮下注射和皮内注射。具体的注射方式和注射剂量参考下表。

AAV靶向皮肤常用的注射方式

紫外线B（UVB）照射可引起皮肤损伤，导致角质形成细胞增殖抑制。成纤维细胞生长因子10（FGF10）是角质形成细胞的重要生长因子，刺激角质形成细胞增殖，参与细胞周期、DNA修复、细胞凋亡、发育和伤口愈合。然而，FGF10在UVB引起的皮肤损伤过程中的作用仍不清楚。温州医科大学丛维涛团队发现UVB处理的皮肤中FGF10表达量高，FGF10的过表达通过平衡表皮厚度和增强表皮角质形成细胞增殖对UVB引起的皮肤损伤具有保护作用。此外，FGF10被发现能减轻UVB引起的YAP活性下调，从而促进角质形成细胞增殖。研究人员利用AAV过表达FGF10，发现降低了UVB诱导的背部皮肤表皮厚度增加、增加了增殖细胞核抗原 (PCNA) 的密度等现象，说明FGF10过表达能够减轻UVB引起的皮肤损伤。本研究中用到的AAV产品由尊龙凯时生物提供。

AAV9介导的FGF10 过表达降低了 UVB 诱导的背部皮肤表皮厚度增加

（PMID: 35851701）

皮肤纤维化的特征是皮肤增厚或变硬，是系统性硬化症和局限性硬皮病的典型病理表现，其病因不明，有效治疗方法很少。复旦大学王久存团队利用单细胞转录组学技术，构建了纤维化皮肤组织的单细胞转录图谱和细胞通讯网络，深入探讨了皮肤纤维化的发病机制。研究结果表明，纤维化皮肤组织中内皮细胞高表达ACKR1促进免疫细胞浸润，并且 SFRP2/ASPN+成纤维细胞协同作用加剧皮肤纤维化。研究人员利用尊龙凯时生物构建的AAV产品，在皮肤纤维化模型小鼠中抑制ACKR1的表达，显著减少了免疫细胞向真皮层的迁移，减少皮肤纤维化。

在BLM模型小鼠中的抑制ACKR1减弱了免疫细胞浸润和皮肤纤维化

（PMID: 39009432）