直接在體內(nèi)將星形膠質(zhì)細(xì)胞重編程為多巴胺能神經(jīng)元已成為一種有前景的策略，用于重建受損的黑質(zhì)-紋狀體回路并恢復(fù)帕金森病的運(yùn)動功能，而無需進(jìn)行細(xì)胞移植或永久性的基因組整合[1,2]。然而，當(dāng)前體內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞向神經(jīng)元重編程策略的一個(gè)根本局限性在于其在成人大腦中的效率和穩(wěn)健性有限。盡管已經(jīng)確定了多種能夠生成誘導(dǎo)多巴胺能（iDA）神經(jīng)元的轉(zhuǎn)錄因子組合，但體內(nèi)的重編程結(jié)果仍然變化很大。這種變異性主要源于成人大腦復(fù)雜的微環(huán)境，其特征是細(xì)胞異質(zhì)性明顯、損傷相關(guān)狀態(tài)多樣以及星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性的區(qū)域差異，這些因素共同阻礙了一致的神經(jīng)元轉(zhuǎn)化和功能恢復(fù)。因此，這些限制當(dāng)前體內(nèi)重編程策略的挑戰(zhàn)凸顯了精確、細(xì)胞類型特異性遞送重編程因子的關(guān)鍵必要性。然而，傳統(tǒng)的病毒載體和非靶向納米粒子系統(tǒng)會將轉(zhuǎn)錄基因廣泛分布到多種神經(jīng)元類型中，包括星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞[3,4]。特別是，這種非選擇性遞送可能會在星形膠質(zhì)細(xì)胞群體中稀釋重編程因子，引起非星形膠質(zhì)細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)功能紊亂，并促進(jìn)部分或異位重編程，導(dǎo)致異常或不穩(wěn)定的細(xì)胞表型。由于將星形膠質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iDA神經(jīng)元需要高水平和持續(xù)表達(dá)譜系特異性調(diào)節(jié)因子，因此需要一個(gè)靶向遞送平臺來確保重編程的效果和安全性[5]。此外，最近的數(shù)據(jù)表明，成功的iDA轉(zhuǎn)化效率取決于關(guān)鍵分支點(diǎn)處信號的調(diào)控，這些信號指導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組軌跡朝向多巴胺能譜系[6]。

已經(jīng)開發(fā)出多種納米載體平臺以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞類型選擇性的基因遞送。例如，抗體和配體功能化的脂質(zhì)納米粒子（LNPs）展示了精確的核酸遞送能力，例如抗VCAM-1 LNPs能夠優(yōu)先積聚在炎癥血管內(nèi)皮中，并促進(jìn)mRNA穿過血腦屏障[7]。同時(shí)，肽和糖修飾的LNPs（包括Epi-1和甘露糖修飾的配方）利用細(xì)胞表面受體相互作用將遺傳物質(zhì)定向遞送到EpCAM陽性的腫瘤細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞[8,9]。肽模擬LNPs進(jìn)一步利用內(nèi)源性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和受體介導(dǎo)的攝取途徑，實(shí)現(xiàn)靶向遞送或選擇性沉默小膠質(zhì)細(xì)胞的TLR4，從而減輕神經(jīng)炎癥反應(yīng)[10]。總體而言，這些靶向納米載體確保了轉(zhuǎn)錄基因的選擇性積累，優(yōu)化了對目標(biāo)細(xì)胞類型的遞送，同時(shí)降低了系統(tǒng)性的脫靶風(fēng)險(xiǎn)。這些特性對于體內(nèi)直接重編程尤為重要，需要實(shí)現(xiàn)靶向表達(dá)以實(shí)現(xiàn)精確的譜系轉(zhuǎn)化并減少對非目標(biāo)群體的功能干擾。盡管取得了這些進(jìn)展，基于脂質(zhì)的納米載體系統(tǒng)在成人腦實(shí)質(zhì)中仍存在顯著局限性。例如，在病理?xiàng)l件下無法獨(dú)立調(diào)節(jié)LNPs的表面特性而不影響其結(jié)構(gòu)完整性[11,12,13]。因此，這些挑戰(zhàn)突顯了需要一個(gè)更模塊化、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)健的納米平臺，以便在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)精確的細(xì)胞類型特異性靶向。

在這種情況下，金納米粒子（AuNPs）作為一種有吸引力的替代納米平臺出現(xiàn)，能夠解決基于脂質(zhì)系統(tǒng)的幾個(gè)固有限制。AuNPs具有剛性且定義明確的無機(jī)核心，尺寸和表面化學(xué)性質(zhì)可控，能夠形成具有高膠體穩(wěn)定性和可預(yù)測行為的納米復(fù)合物。重要的是，金表面通過硫醇-金化學(xué)支持密集和穩(wěn)定的功能化，允許獨(dú)立且模塊化地控制表面電荷、配體密度、親水性和靶向基團(tuán)，而不影響結(jié)構(gòu)完整性[14,15]。此外，先前的研究表明，基于AuNP的系統(tǒng)（包括電磁響應(yīng)配方）可以增強(qiáng)體細(xì)胞向iDA神經(jīng)元的直接譜系重編程，并支持高效的基因遞送到神經(jīng)元細(xì)胞，說明它們適用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的應(yīng)用和重編程范式[16,17]。基于此基礎(chǔ)，本研究利用AuNPs作為模塊化支架，將細(xì)胞穿透性、核酸裝載和抗體介導(dǎo)的靶向整合到一個(gè)統(tǒng)一的星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性重編程平臺中。

在這項(xiàng)研究中，為了實(shí)現(xiàn)精確的體內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞靶向重編程，使用了ACSA2作為細(xì)胞表面配體。ACSA2識別ATP1B2，這是一種從新生兒階段到成年期在多個(gè)腦區(qū)選擇性且穩(wěn)定表達(dá)在星形膠質(zhì)細(xì)胞上的膜蛋白，并已被廣泛用于基于免疫親和力的協(xié)議中，從健康和患病的中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）組織中分離出高純度的星形膠質(zhì)細(xì)胞群體[18,19]。ACSA2的可重復(fù)星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性和穩(wěn)定的體內(nèi)表達(dá)譜使其成為限制基因遞送到星形膠質(zhì)細(xì)胞同時(shí)避開神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞的理想靶向工具。通過將抗ACSA2抗體與肽修飾的AuNPs結(jié)合，得到的星形膠質(zhì)細(xì)胞靶向納米復(fù)合物能夠選擇性地結(jié)合并內(nèi)化到ACSA2陽性的星形膠質(zhì)細(xì)胞中，從而將重編程因子集中在目標(biāo)細(xì)胞譜系中。

此外，通過用兩種特定基序（RRR-peg-SH，一種促進(jìn)細(xì)胞穿透和細(xì)胞攝取的肽；RRGW-peg-SH，一種確保抗體定向結(jié)合的Fc結(jié)合肽）對PEG化的AuNP核心進(jìn)行功能化，合理設(shè)計(jì)了修飾后的AuNPs（mAuNPs）。這種模塊化結(jié)構(gòu)支持逐步組裝編碼Ascl1、Pitx3、Nurr1和Lmx1a的質(zhì)粒DNA、聚乙烯亞胺以及抗ACSA2抗體，以實(shí)現(xiàn)高效的核酸濃縮和星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性靶向。由此產(chǎn)生的星形膠質(zhì)細(xì)胞靶向mAuNP復(fù)合物（at-mAuNPs）旨在克服傳統(tǒng)重編程方法的關(guān)鍵效率問題，通過向星形膠質(zhì)細(xì)胞高效且局部遞送多巴胺能重編程因子，同時(shí)最小化其他神經(jīng)元類型的脫靶攝取。利用該系統(tǒng)，本研究旨在在帕金森病模型中實(shí)現(xiàn)高效且安全的紋狀體星形膠質(zhì)細(xì)胞向功能性誘導(dǎo)多巴胺能（iDA）神經(jīng)元的直接轉(zhuǎn)化，從而展示了基于AuNP的細(xì)胞類型特異性基因遞送如何解決體內(nèi)直接重編程中的關(guān)鍵瓶頸。