【正文】阿尔茨海默病(AD)主要症状为进行性记忆力和认知力减退。目前，药物治疗仍是治疗AD的主要手段，但现在所开发的药剂多为化学合成药，药物作用位点不专一，特异性弱。相反，采用基因治疗的方法不仅定位准确，作用持续时间长，而且没有非靶器官的副作用，是一种较为理想的治疗方法。此外，虽然研究证实AD是一种多病因介导的疾病，但是脑内β淀粉样蛋白(Aβ)代谢异常造成的Aβ片段聚集沉积引发的级联反应是AD的主要致病原因。Aβ的稳态水平依赖于生成、清除和内流间的平衡，因此，若能通过基因治疗的手段减少Aβ生成或上调酶介导的Aβ降解，促进受体介导的Aβ脑外流，抑制Aβ脑内流，便可有效地治疗AD。
　　1、 降低Aβ生成的基因治疗 
　　Aβ由分泌酶水解β淀粉样前体蛋白(APP)产生。体内有α、β、γ三种分泌酶参与APP的降解。α分泌酶的酶切位点位于APP蛋白中部，避免了完整Aβ分子序列的产生，且分解产生的可溶性淀粉样前体蛋白α(soluble   amyloid precursor protEin α，sAPPα)对神经细胞具有神经营养和神经保护作用，是正常人体内APP的主要代谢方式;β分泌酶使APP裂解成游离的sAPPβ及仍结合在膜上的CTF99，CTF99再被γ分泌酶水解，生成P3和含有39～42个氨基酸残基的Aβ，Aβ(尤其是Aβ40和Aβ42)聚集形成淀粉样斑块，产生神经毒性。
　　1.1 APP基因 
　　APP基因突变形成新的酶切位点，易为β、γ分泌酶(尤其是γ分泌酶)水解，进而产生大量的Aβ40和Aβ42，促进了淀粉样斑块的形成。用携带siRNA的单纯疱疹病毒载体封闭APP突变基因的表达有效阻断了AD小鼠海马淀粉样斑块的形成。
　　1.2 α分泌酶 
　　α分泌酶及β、γ分泌酶两个酶系统对同一底物APP进行竞争。如果α分泌酶活性增强，既生成了对细胞具有营养作用的sAPPα，又减少了Aβ的产生，因此提高α分泌酶的活性或表达，利于对AD的治疗。
　　1.3 β分泌酶 
　　1999年，Vassar等用基因筛选的方法纯化出一种新的、在β分泌酶位点剪切APP的蛋白酶，称之为APP的β位点剪切酶(betasite APPcleaving enzyme1，BACE1)。细胞实验显示，将化学合成的针对BACE1的siRNA转染APP基因突变小鼠神经元，干扰内源BACE1基因的表达，Aβ的生成下降。Kobayashi等的研究也发现BACE1基因敲除的AD模型小鼠的大脑Aβ沉积显著降低。构建BACE1  siRNA的慢病毒表达载体，将载体注射到AD模型小鼠海马中，小鼠海马组织BACE1的表达显著下降，Aβ的生成及淀粉样沉积显著降低，小鼠的行为学缺陷也得到一定改善。
　　BACE2和BACE1同样具有剪切APP的功能，但它主要在Aβ序列的19Phe20Phe和20Phe21Ala部位进行剪切，破坏完整Aβ的形成而具有了类似α分泌酶的作用。BACE2与BACE1相互拮抗，竞争同一作用底物APP，从而抑制Aβ的生成。用慢病毒载体介导BACE2基因转染AD模型小鼠，BACE2在神经元内高表达，小鼠脑内Aβ的沉积显著降低。
　　1.4 γ分泌酶 
　　γ分泌酶是一组复杂的多亚基复合体，早老素(presenilin，PS)1和PS2为同源异构体，是γ分泌酶的组分之一。PS1和PS2基因突变可使Aβ42的水平选择性升高。APP、PS1和PS2基因突变被认为与早发型AD密切相关。除PS是γ分泌酶复合体组分外，还有Nicastrin(Nct)、APH1和PEN2，任一组分表达水平下调均将导致γ分泌酶复合体形成障碍。例如，用siRNA抑制细胞PS1的表达，γ分泌酶活性下降的同时，细胞中Aβ42的生成也显著降低。γ分泌酶的相关研究为AD基因治疗提供了新的靶点，但其仍有待于深入的研究。
　　2、 加速Aβ降解的基因治疗 
　　降解Aβ的酶有很多种，主要是脑啡肽酶(Neprilysin，NEP)、内皮素转化酶(endothelinconverting  enzyme，ECE)和胰岛素降解酶(insulin degrading       enzyme，IDE，也称insulysin)。此外，还有纤维蛋白溶酶(plasmin)、组织蛋白酶B(cathepsin B，CatB)等。
　　2.1 NEP 
　　NEP属中性M13Zn金属蛋白酶家族，是位于脑神经轴突和突触膜上的II型跨膜糖蛋白，主要在黑质纹状体通路表达，海马和大脑皮质也有表达。NEP的催化位点暴露在细胞外，是脑中细胞外不溶性Aβ的主要降解酶。NEP水平及活性的降低会导致Aβ的沉积，促使AD的发生。研究发现，随年龄的增长，NEP的表达下降。AD患者大脑皮层和海马处NEP的活性和水平也显著降低。用慢病毒载体、腺相关病毒载体或单纯疱疹病毒载体将NEP基因导入AD模型小鼠脑中，显著降低脑内Aβ水平，减少淀粉样斑块的沉积，降低氧化应激和炎症反应，抑制海马和额叶的神经病变，提高了AD小鼠的空间识别能力。
　　2.2 ECE 
　　ECE也是M13Zn金属蛋白酶家族的一员，参与脑内Aβ的降解。细胞学研究显示，抑制ECE的活性，Aβ的聚集增加;ECE过表达，Aβ的聚集减少。动物实验研究显示，ECE基因缺失的小鼠脑内Aβ的水平升高;相反，将表达ECE的重组腺相关病毒注射到AD模型小鼠大脑皮层及海马中，注射部位Aβ水平显著降低。
　　2.3 IDE 
　　IDE位于神经元细胞膜上，主要参与细胞内可溶性Aβ单体的降解。随年龄增长，脑IDE的水平逐渐下降。敲除IDE基因，小鼠脑中Aβ的降解下降，脑内Aβ水平显著升高。IDE基因缺陷也将导致AD患者皮层微血管Aβ累积，形成脑淀粉样血管病变。通过转基因技术使AD模型小鼠脑IDE的表达增加了约2倍，显著降低脑Aβ的水平，延迟或完全预防脑中淀粉样斑块的形成。
　　2.4  CatB 
　　CatB也可以降解Aβ，尤其是Aβ42。抑制AD模型小鼠CatB基因的表达，Aβ42的表达升高，淀粉样沉积加剧。用慢病毒介导CatB基因转染老年AD模型小鼠，显著降低了已有的Aβ沉积。CatB具有抗淀粉样沉积和保护神经作用。      　 　
　　3、总结与展望 
　　由于世界范围人口老龄化，AD发病率的日益上升，研制与开发安全有效的治疗方案面临巨大挑战。基因治疗以其特异性强、作用时间长、疗效好和副作用低等优势具有广阔的发展前景。目前，部分基因治疗在啮齿类和灵长类动物中已被证明安全有效，对人类的治疗正进入临床试验阶段，进一步临床研究正在进行中。Aβ代谢相关基因更是因为其和AD的发展密切相关，越来越受到人们的关注，很有可能在不久的将来Aβ代谢相关的基因治疗会成为治疗AD的主要手段。
　　但要把基因治疗真正应用于临床，还需要克服许多技术上的困难和障碍。例如，携带目的基因的病毒载体本身会引起机体抗病毒的免疫反应，从而对组织器官产生损害。此外，上调或抑制Aβ代谢相关基因的表达，虽然可以治疗和预防AD，但这些基因产物除了参与Aβ代谢外，还参与其他的生理功能，其表达水平改变给治疗带来的副作用也不容忽视。例如：(1)敲除BACE1基因的AD模型小鼠，Aβ的沉积有所减少，但把正常小鼠的BACE1基因敲除，出现了意想不到的感觉运动障碍，空间记忆力衰退等症状。因此BACE1除了诱导Aβ的生成，其在正常的学习、记忆和感觉运动过程中也发挥着一定的作用。
　　(2)在封闭γ分泌酶表达的同时，还可能会影响到一些重要信号通路的传导(如Notch)。Notch为一膜蛋白受体，其介导的信号途径与胚胎发生、造血及神经干细胞分化、发育有关，因此有可能会带来一些严重的副作用。(3)除Aβ外，NEP还有很多作用底物，持续的NEP激活也会对机体造成伤害。例如，过表达NEP可以降低AD模型果蝇脑内Aβ42的沉积和神经元损伤，但同时也引发了年龄依赖的轴突衰退，使果蝇的寿命缩短了一半。(4)临床上ECE抑制剂常被用于治疗高血压病，若上调ECE水平，有可能导致患者血压升高。研制更安全的病毒载体，选择性地提高或抑制Aβ代谢相关基因中与Aβ代谢相关结构域的表达将会成为AD基因治疗研究的重点。若这些问题能得到妥善解决，相信AD的彻底治疗也就为期不远了。