B6-hIGHMBP2小鼠模型的應(yīng)用：為神經(jīng)元疾病研究提供新途徑

2024年1月23日，美國(guó)萬(wàn)達(dá)生物制藥（VNDA）宣布，其針對(duì)IGHMBP2基因的反義核苷酸（ASO）藥物VCA-894A已正式獲得FDA的新藥臨床試驗(yàn)（IND）批準(zhǔn)^[1]。這標(biāo)志著VCA-894A成為在Alcyone Therapeutics的AAV9-IGHMBP2基因替代療法之后，又一款獲得臨床批準(zhǔn)的、針對(duì)IGHMBP2的創(chuàng)新療法^[2]。VCA-894A是一種新型ASO，專門針對(duì)IGHMBP2基因的隱性剪接位點(diǎn)突變，這類突變會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的缺失和外周神經(jīng)系統(tǒng)的退化，從而引發(fā)一種名為腓骨肌萎縮癥2S型（CMT2S）的罕見疾病，該疾病在2014年首次被定義^[3]。目前，針對(duì)IGHMBP2的臨床試驗(yàn)階段的治療方法已經(jīng)涵蓋了基因療法和小核酸藥物，同時(shí)，干細(xì)胞移植等其他療法也在積極開發(fā)中^[4-7]。

IGHMBP2的結(jié)構(gòu)和功能
免疫球蛋白解旋酶μ結(jié)合蛋白2（IGHMBP2）是一種依賴于ATP的DNA/RNA解旋酶，也被稱為心臟轉(zhuǎn)錄因子1（CATF1）。它具有多個(gè)結(jié)構(gòu)域，包括DNA/RNA解旋酶結(jié)構(gòu)域、R3H單鏈核酸結(jié)合域和鋅指結(jié)構(gòu)域。IGHMBP2屬于AAA+ ATP酶超家族，能夠附著在DNA的特定區(qū)域，暫時(shí)解開DNA雙螺旋鏈^[8]。因此，IGHMBP2在DNA復(fù)制、修復(fù)和轉(zhuǎn)錄，以及RNA代謝與剪切和蛋白翻譯等過(guò)程中發(fā)揮調(diào)控作用，對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和維持，以及正常心臟功能維護(hù)等過(guò)程起著關(guān)鍵作用。
 

IGHMBP2蛋白通過(guò)多種機(jī)制調(diào)控轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程^[8]

IGHMBP2突變導(dǎo)致CMT2S和SMARD1
IGHMBP2基因突變可導(dǎo)致脊髓性肌萎縮癥伴呼吸窘迫1型（SMARD1）和腓骨肌萎縮癥2S型（CMT2S）兩種臨床表型差異顯著的疾病。SMARD1主要影響脊髓前角α-運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，特征為嬰兒早期出現(xiàn)肌無(wú)力和呼吸窘迫，癥狀通常在出生后的前幾個(gè)月內(nèi)顯現(xiàn)，包括橫膈膜和其他呼吸肌肉的肌無(wú)力，反射減弱，吞咽困難和運(yùn)動(dòng)障礙。SMARD1的起病急，病程進(jìn)展快，容易導(dǎo)致周圍性呼吸衰竭，危及生命^[9]。

相比之下，CMT2S是一種影響周圍神經(jīng)系統(tǒng)的遺傳性神經(jīng)病，是腓骨肌萎縮癥（CMT）的一種亞型。CMT2S的發(fā)病率低于1/1,000,000，主要在生命的前十年發(fā)病，其特征是四肢遠(yuǎn)端肌肉無(wú)力和萎縮，感覺缺失，以及腱反射減弱或消失^[10-11]。與SMARD1相比，CMT2S的表型較輕，通常不致命，且一般不會(huì)出現(xiàn)呼吸困難或脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元缺失的情況。
 

SMARD1的臨床特征^[9]

IGHMBP2突變類型和部位與疾病類型和嚴(yán)重程度相關(guān)
IGHMBP2基因突變的位置對(duì)疾病類型和表型嚴(yán)重程度有顯著影響，位于IGHMBP2基因兩個(gè)RecA樣結(jié)構(gòu)域（1A和2A）的非截短變異是SMARD1的主要致病突變類型，而位于IGHMBP2基因最后一個(gè)外顯子的截短變異則是CMT2S的主要致病突變類型。在SMARD1的發(fā)病機(jī)制中，IGHMBP2蛋白的解旋酶結(jié)構(gòu)域起著關(guān)鍵作用。大多數(shù)SMARD1患者的致病突變發(fā)生在該解旋酶結(jié)構(gòu)域，導(dǎo)致ATP酶活性或解旋酶活性喪失^[12]。通常，導(dǎo)致mRNA完全降解的功能喪失變異更容易引發(fā)更嚴(yán)重的SMARD1表型。

相比之下，CMT2S的發(fā)生主要與IGHMBP2基因5′UTR的無(wú)義突變和最后一個(gè)外顯子的移碼突變、截短突變、錯(cuò)義突變和復(fù)合雜合突變有關(guān)^[13]。
 

IGHMBP2非截?cái)嗤蛔儯ˋ）和截短突變（B）在基因結(jié)構(gòu)和蛋白功能區(qū)中的分布情況^[13]

IGHMBP2相關(guān)疾病的臨床前研究模型
IGHMBP2是一種相對(duì)“神秘”的蛋白質(zhì)，盡管其作為螺旋酶重要性已知，但其在細(xì)胞過(guò)程中的具體作用仍不清楚。雖然該基因全身性表達(dá)，但其突變主要影響神經(jīng)元細(xì)胞，導(dǎo)致SMARD1和CMT2S等特定的神經(jīng)元疾病。目前，這些IGHMBP2基因相關(guān)疾病尚無(wú)獲批的有效療法，這是需要進(jìn)一步研究的問題。

神經(jīng)肌肉變性（nmd）小鼠是研究SMARD1的主要模型，該小鼠的Ighmbp2基因4號(hào)內(nèi)含子自發(fā)突變，導(dǎo)致近80%的轉(zhuǎn)錄本剪接異常，從而使全長(zhǎng)Ighmbp2 mRNA水平顯著降低，小鼠會(huì)出現(xiàn)與SMARD1相似的表型。然而，nmd小鼠的呼吸窘迫并非由神經(jīng)變性引起，而是由于膈肌缺陷。此外，nmd小鼠的心肌細(xì)胞死亡導(dǎo)致心肌病和心力衰竭，這可能是其早期致死的原因，但在SMARD1患者中并未觀察到這種情況。因此，nmd小鼠在呼吸窘迫和致死性這兩個(gè)關(guān)鍵特征上，與人類SMARD1存在較大的不同^[14]。另外，IGHMBP2基因突變也會(huì)導(dǎo)致CMT2S，但目前大多數(shù)小鼠模型都無(wú)法呈現(xiàn)該疾病的臨床特征。將小鼠基因進(jìn)行人源化修飾并引入臨床致病點(diǎn)突變，才可使小鼠出現(xiàn)CMT2S樣表型^[15]。因此，人源化小鼠模型對(duì)于推進(jìn)SMARD1和CMT2S等IGHMBP2基因相關(guān)疾病的研究具有重大意義。

IGHMBP2基因人源化模型—B6-hIGHMBP2小鼠
賽業(yè)生物針對(duì)SMARD1和CMT2S等IGHMBP2基因相關(guān)疾病的研究需求，特別是在小核酸藥物和基因治療等需要精準(zhǔn)靶向人類基因的療法中，開發(fā)了IGHMBP2基因人源化模型B6-hIGHMBP2小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001437）。該模型在小鼠Ighmbp2基因位點(diǎn)原位替換了人源IGHMBP2基因，包含從啟動(dòng)子到3’UTR的所有堿基序列，小鼠成功表達(dá)人源IGHMBP2基因，而不表達(dá)小鼠Ighmbp2基因。該模型可用于研究靶向人源IGHMBP2基因或蛋白的療法，并可在此基礎(chǔ)上構(gòu)建臨床致病點(diǎn)突變模型，用于評(píng)估基因治療或小核酸療法，以實(shí)現(xiàn)符合患者突變類型的個(gè)體化精準(zhǔn)醫(yī)療。
 

C57BL/6NCya野生型小鼠和B6-hIGHMBP2小鼠體內(nèi)基因表達(dá)的檢測(cè)

總  結(jié)

B6-hIGHMBP2小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001437）模型能有效地表達(dá)人源IGHMBP2基因，而不表達(dá)小鼠內(nèi)源性Ighmbp2基因，體內(nèi)存在顯著的人源基因表達(dá)。因此，該模型可用于研究腓骨肌萎縮癥（CMT）和脊髓性肌萎縮癥伴呼吸窘迫1型（SMARD1）等IGHMBP2基因相關(guān)的神經(jīng)元疾病。賽業(yè)生物利用自主研發(fā)的TurboKnockout融合BAC重組技術(shù)，可以提供基于該模型構(gòu)建的熱門點(diǎn)突變疾病模型，并可根據(jù)不同點(diǎn)突變提供定制服務(wù)，以滿足研發(fā)人員對(duì)CMT和SMARD1等疾病藥物篩選和藥效學(xué)等實(shí)驗(yàn)的需求。

此外，賽業(yè)生物在其他神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)肌肉疾病領(lǐng)域，也開發(fā)了多款人源化和人源化點(diǎn)突變模型，以滿足對(duì)這些領(lǐng)域的小核酸和基因療法等研究的需求。

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