孤独的基因突变会导致改变生命的疾病，从而影响多个身体系统。例如，溶酶体贮积病有数十种，这是由于单个突变影响了代谢细胞中大分子所需的关键酶的产生而引起的。这些疾病影响多个器官，尤其是大脑，导致不同程度的智力残疾。
基因疗法有望解决这些疾病，但是大脑自身的保护机制——血脑屏障一直是研究人员开发一项艰巨的挑战。
在一项发表在《大脑》杂志上的新研究中，由宾夕法尼亚大学兽医学院和佩雷尔曼医医院的研究员约翰·沃尔夫(JohnH.Wolfe)领导的团队成功地应用了基因治疗平台来完全纠正脑部缺陷在人类遗传疾病的大型动物模型中。
沃尔夫说：“这是患有真正人类遗传疾病的大脑哺乳动物的第一个例子，这种人类遗传性智力障碍是人类综合症的一部分，在那里我们已经能够纠正整个大脑的生化和病理性病变。”
Wolfe已经研究了影响大脑的人类遗传疾病模型多年。使用基因疗法时，通常使用传递载体(通常是病毒载体)来提供突变基因的正常形式以纠正疾病。沃尔夫和其他在这一领域工作的科学家在治疗啮齿动物的神经遗传性疾病方面取得了稳步的进展。但是，对高等哺乳动物的大得多的大脑进行相同的治疗只能产生部分矫正。
沃尔夫说：“过去十年来，人们一直很兴奋，因此可以将特定的载体注射到血液中并进入大脑。”“他们确实跨越了血脑屏障。”一种这样的具有受限分布的治疗方法已经有效地治疗了主要影响脊髓的疾病。
尽管科学家们已经表明这些疗法可以逆转小鼠整个大脑的病理状况，但是由于啮齿类动物的大脑皮层要比人类等大型哺乳动物的大脑皮层小得多，因此很难判断对小鼠的影响。
在目前的研究中，研究小组使用了一种大脑与人、猫更相似的动物模型，来评估针对一种溶酶体贮积病的基因校正疗法的有效性：这种病称为α-甘露糖苷病，这种病自然发生于猫和α-甘露糖苷酶基因突变拷贝的结果。
在多年的工作中完善了基因传递技术后，研究人员选择了一种特定的载体，他们在小鼠中表现出了能够穿越血脑屏障到达整个大脑部位的能力。
接下来，他们将含有报告基因的载体传递给正常的猫。几周后，他们能够找到证据证明校正后的基因已经分布到大脑的各个部位，包括大脑皮层，海马和中脑。
最终，研究小组使用低剂量或高剂量的载体对患有α-甘露糖苷病的猫进行了评估。他们将这种疗法注射到颈动脉中，这样它就可以在到达身体其他部位之前直接进入大脑。与未治疗的猫相比，治疗的动物某些神经系统症状的发作明显延迟，并且寿命更长。那些接受更高剂量通过颈动脉传递的载体的人寿命最长。
沃尔夫说：“这是一大进步。”“以前没有人能够治疗大脑动物的整个大脑。我们希望这将转化为人类临床使用。”
但是，发现并不等于治愈。沃尔夫说：“这些都是重大的改进，但仅仅是在严重情况下的改进。”“猫没有治愈，我们不知道这对精神能力有什么影响。但是，由于发现了整个大脑的病理，因此认为有必要进行彻底矫正。”
由于α-甘露糖苷病是一种无法治愈的儿童期疾病，因此，欢迎任何减轻症状严重程度的改善措施。研究人员开发的方法可能会被用于治疗影响整个中枢神经系统的许多其他疾病。
在今后的工作中，沃尔夫和他的合作者希望改进他们的方法，以更低的剂量达到相同的结果，从而使有效的治疗更安全，更实惠。他们将继续努力，以了解其治疗为何有效的细节，包括精确地控制病媒如何通过大脑传播，这是一条调查线，可为解决这些严重疾病的其他策略提供启发。
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