Neuron丨无创、长期、可重复！科学家开发新型血清标志物，精准监测灵长类脑内基因表达

想要在活体灵长类动物脑中长期观察基因表达，传统方法大多有创伤、操作复杂，很难实现无创、持续监测。

2026年2月27日，俄勒冈健康与科学大学Vincent D. Costa研究团队在Neuron杂志发表了“Synthetic serum markers enable noninvasive monitoring of gene expression in primate brains”，揭示了合成血清标志物可实现灵长类脑内基因表达的无创监测。

作者展示了一种无创方法，通过基于血液的检测手段，对非人灵长类动物大脑中的转基因表达进行定量检测，所用工程化报告分子被称为活性释放标志物（RMAs）。RMAs 通过反向转胞吞作用穿过血脑屏障，从而可在血液中检测到源自大脑的标志物。

利用该方法，作者实现了对大脑皮层及皮层下区域多种转基因表达长达数周的重复监测，其具有足够灵敏度，可检测环路特异性、Cre 依赖型腺相关病毒（AAV）的表达且 RMA 信号与神经组织中基因表达的组织学定量结果具有相关性。RMA 平台可作为非人灵长类神经科学研究中经济高效、可重复使用的工具，仅通过简单的血液检测即可实现对大脑基因表达高灵敏度、多通道的定量分析。

图一 利用 NHP‑RMAs 无创监测猕猴大脑中的转基因表达

作者利用 NHP‑RMAs 可无创监测猕猴大脑内转基因表达，将其注射至目标脑区后，通过多次采血并采用荧光素酶检测法定量血清中 NHP‑RMA 水平即可实现对转基因表达的动态检测。

NHP‑RMAs 由基因标记神经元分泌后，在组织间隙与FcRn受体结合，经反向转胞吞作用跨越血脑屏障进入血液循环；该报告蛋白由 N 端分泌信号肽、可检测蛋白标志物（如Gluc或Cluc）及猕猴抗体重链Fc结构域三部分构成，其中Fc结构域可介导其穿越血脑屏障。

图二 体内 NHP‑RMA 蛋白的反向转胞吞与检测

体内 NHP‑RMA 蛋白的反向转胞吞与检测研究显示，组织培养结果验证了 AAV 载体功能及NHP‑RMA信号检测流程的有效性。本研究制备并纯化了 NHP‑RMA 蛋白，通过静脉注射检测其药代动力学特征，发现其 β 相半衰期为 1.2–1.5天，长于单独 Gluc 蛋白但短于小鼠体内所用 Gluc‑RMA；

体外实验表明生物发光信号与蛋白浓度呈良好线性关系，多次冻融也不会降低荧光素酶活性。将高纯度 NHP‑RMA 注射到猕猴脑内壳核后，血清中可检测到明显的RMA信号且信号强度随注射剂量增加而升高，在注射后2小时就呈现稳定的剂量效应，12–24小时信号与蛋白注射量呈显著正相关，说明 NHP‑RMA 可通过反向转胞吞有效穿过血脑屏障。

这些结果证实NHP‑RMA能够无创反映脑内转基因表达水平，为脑内蛋白分泌量提供了参考，也可在无法进行术后 MRI 时用于判断 AAV 是否成功递送入脑。

图三 AAV 介导的 NHP-RMAs 基因表达的跨物种验证

此前研究已证实，可利用AAV载体让小鼠神经元分泌RMA蛋白。由于小鼠和猕猴的相关受体存在基因重叠，且作者已在体外验证了AAV载体的有效性，因此在野生型小鼠和恒河猴体内，同步评估了可表达NHP‑RMA蛋白的AAV载体。

作者将两种AAV载体共同注射到小鼠基底神经节，在注射前、注射后1周和2周分别检测RMA信号并通过分子和免疫荧光方法检测蛋白在神经元中的表达，结果显示NHP‑RMA只在注射侧大脑半球表达。检测的细胞核样本中，两种标记蛋白的阳性比例相近，且两种RMA相关的发光信号均明显增强，小鼠体内2周后信号分别升高上千倍，其中Gluc相关信号升高幅度更明显。

作者还将这两种AAV载体注射到5只恒河猴大脑，使其神经元分泌对应的NHP‑RMA蛋白，所有猴子均在基底神经节注射载体，部分猴子同时在额叶前皮质或前扣带回等区域进行了多点注射。

总结

作者构建了可用于非人灵长类的NHP‑RMAs合成血清标志物用于监测转基因表达。该报告分子可穿过血脑屏障，通过简单血检即可长期、特异反映脑内基因表达水平，且血清信号峰值与AAV介导的脑内mRNA及蛋白表达高度相关。

文章来源

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(26)00003-6