星形膠質(zhì)細(xì)胞病&亞歷山大病模型GFAP人源化大鼠的介紹

在一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，包括中風(fēng)、創(chuàng)傷、腦炎和神經(jīng)退行性疾病，星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)發(fā)生顯著的表型變化。亞歷山大病（AxD）是一種主要影響嬰幼兒和兒童的白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良癥，其特征為運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知障礙以及癲癇發(fā)作。在AxD中，膠質(zhì)纖維酸性蛋白（GFAP）基因突變導(dǎo)致蛋白在星形膠質(zhì)細(xì)胞中異常積累，形成蛋白聚集體。這些聚集體對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性影響^[1-2]。因此，研究GFAP及其突變對(duì)于揭示星形膠質(zhì)細(xì)胞病和亞歷山大�。ˋxD）的機(jī)制，以及開發(fā)相關(guān)療法具有重要意義。

GFAP、星形膠質(zhì)細(xì)胞和亞歷山大�。ˋxD）的關(guān)系
星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的關(guān)鍵組成部分，它們負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)離子平衡、神經(jīng)遞質(zhì)的攝取和代謝、突觸的形成和穩(wěn)定，以及血腦屏障的功能^[3]。GFAP是中間絲蛋白家族的一員，其形成的網(wǎng)絡(luò)為細(xì)胞提供了支持和強(qiáng)度。在星形膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育過程中，GFAP蛋白分子的結(jié)合形成了主要的中間絲蛋白，這是其細(xì)胞骨架的重要組成部分^[4]。GFAP基因的功能增益型（GOF）突變會(huì)導(dǎo)致亞歷山大�。ˋxD）的發(fā)生。AxD是一種進(jìn)行性退化疾病，其特征包括喪失技能和獨(dú)立性，通常在兒童期或成年早期死亡。患者常見的問題包括語言異常、吞咽困難、癲癇發(fā)作和協(xié)調(diào)能力差^[4]。目前，AxD無法治愈，也沒有標(biāo)準(zhǔn)的治療方案。唯一正在進(jìn)行臨床研究的治療方法是Ionis公司的GFAP反義寡核苷酸（ASO）療法Zilganersen^[5]。因此，對(duì)于AxD藥物研發(fā)的研究，人們迫切需要更多的臨床前機(jī)制和動(dòng)物研究。
 

亞歷山大�。ˋxD）中GFAP蛋白的周轉(zhuǎn)、積累和聚集機(jī)制^[4]
 

亞歷山大�。ˋxD）動(dòng)物模型
GFAP基因的突變會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯(cuò)誤積累，形成名為羅森塔爾（Rosenthal）纖維的異常包涵體，這會(huì)對(duì)亞歷山大�。ˋxD）患者的大腦髓鞘（白質(zhì)）造成破壞。髓鞘是一種覆蓋在大腦神經(jīng)纖維上的脂肪/蛋白質(zhì)物質(zhì)，它可以隔離神經(jīng)纖維并加速神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞。然而，當(dāng)髓鞘受損時(shí)，神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞會(huì)被中斷，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)功能嚴(yán)重受損^[1]。因此，AxD的一個(gè)主要病癥是由于白質(zhì)缺陷引起的大腦神經(jīng)元的退行性病變和退化。盡管已經(jīng)開發(fā)出多款A(yù)xD小鼠模型，但它們并未能夠表現(xiàn)出這類癥狀或其引起的運(yùn)動(dòng)障礙，因此在藥效試驗(yàn)中，無法評(píng)估療法對(duì)行為或生活質(zhì)量的改善效果^[6]。目前，研究人員已經(jīng)成功開發(fā)出了一種能更好地反映人類患者中存在白質(zhì)損傷和身體癥狀的AxD大鼠模型，并已成功用于評(píng)估ASO療法對(duì)癥狀的改善效果^[6-7]。因此，在亞歷山大�。ˋxD）的研究中，大鼠模型可能是更好的選擇。
 

反義寡核苷酸（ASO）成功改善AxD大鼠模型運(yùn)動(dòng)缺陷和AxD癥狀^[7]

賽業(yè)生物憑借在大鼠繁育、胚胎凍存和基因編輯技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)，致力于推動(dòng)亞歷山大�。ˋxD）機(jī)制研究和療法開發(fā)，尤其是在需要物需要精確地靶向人類基因或mRNA的新型基因編輯療法和小核酸藥物領(lǐng)域。為此，賽業(yè)生物開發(fā)了SD-hGFAP人源化大鼠模型（產(chǎn)品編號(hào)：IR1019），并在此模型基礎(chǔ)上構(gòu)建了人源化疾病模型，該模型攜帶人類常見嚴(yán)重早發(fā)型AxD突變（p.R239H）^[8-9]。這些模型可以加速靶向人源GFAP基因的治療方法進(jìn)入臨床階段，以下是模型的詳細(xì)信息。

SD-hGFAP大鼠成功表達(dá)人源GFAP基因和蛋白
RT-qPCR檢測(cè)結(jié)果表明，SD-hGFAP大鼠的小腦（Cerebellum）和脊髓（Spinal Cord）均顯著表達(dá)人源GFAP基因，而大鼠內(nèi)源性Gfap基因的表達(dá)則未被檢測(cè)到。

SD-hGFAP大鼠體內(nèi)人源GFAP基因的表達(dá)情況

總  結(jié)
反義寡核苷酸（ASO）藥物Zilganersen針對(duì)人源GFAP基因和mRNA，是目前亞歷山大病（AxD）治療領(lǐng)域的有效且唯一處于臨床階段的療法，展示了通過精準(zhǔn)調(diào)控GFAP表達(dá)治療AxD的巨大潛力。SD-hGFAP大鼠（產(chǎn)品編號(hào)：IR1019）高表達(dá)人源GFAP基因，對(duì)于需要精準(zhǔn)靶向人源GFAP的療法研究，該模型和攜帶常見嚴(yán)重早發(fā)型AxD突變（p.R239H）的GFAP人源化大鼠（構(gòu)建中）可能是最好的選擇。

此外，賽業(yè)生物在阿爾茨海默�。ˋD）、亨廷頓舞蹈癥（HD）、帕金森病（PD）、雷特綜合征（RTT）、肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）和脊髓性肌肉萎縮癥（SMA）等神經(jīng)退行性以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病的研究領(lǐng)域，同樣開發(fā)了一系列遺傳疾病模型、誘導(dǎo)型疾病模型和人源化模型，可供研究人員用于開發(fā)針對(duì)不同疾病的靶向藥物。

神經(jīng)疾病精選模型

[1]Hunter’s Hope Foundation. (n.d.). Alexander Disease. Retrieved April 12, 2024, from https://www.huntershope.org/family-care/leukodystrophies/alexander-disease/

[2]BrainFacts.org. (n.d.). Alexander Disease. Retrieved April 12, 2024, from https://www.brainfacts.org/Diseases-and-Disorders/Neurological-Disorders-AZ/Diseases-A-to-Z-from-NINDS/Alexander-Disease

[3]Endo F, Kasai A, Soto JS, Yu X, Qu Z, Hashimoto H, Gradinaru V, Kawaguchi R, Khakh BS. Molecular basis of astrocyte diversity and morphology across the CNS in health and disease. Science. 2022 Nov 4;378(6619):eadc9020.

[4]Hagemann TL. Alexander disease: models, mechanisms, and medicine. Curr Opin Neurobiol. 2022 Feb;72:140-147.

[5]Ionis Pharmaceuticals. (n.d.). ION373. Retrieved April 12, 2024, from https://www.ionispharma.com/medicines/ion373/

[6]Waisman Center, University of Wisconsin-Madison. (2021, November 17). Promising Treatment for Alexander Disease Moves from Rat Model to Human Clinical Trials. Retrieved April 12, 2024, from https://www.waisman.wisc.edu/2021/11/17/promising-treatment-for-alexander-disease-moves-from-rat-model-to-human-clinical-trials/

[7]Hagemann TL, Powers B, Lin NH, Mohamed AF, Dague KL, Hannah SC, Bachmann G, Mazur C, Rigo F, Olsen AL, Feany MB, Perng MD, Berman RF, Messing A. Antisense therapy in a rat model of Alexander disease reverses GFAP pathology, white matter deficits, and motor impairment. Sci Transl Med. 2021 Nov 17;13(620):eabg4711.

[8]Heaven MR, Wilson L, Barnes S, Brenner M. Relative stabilities of wild-type and mutant glial fibrillary acidic protein in patients with Alexander disease. J Biol Chem. 2019 Oct 25;294(43):15604-15612.

[9]Yang AW, Lin NH, Yeh TH, Snider N, Perng MD. Effects of Alexander disease-associated mutations on the assembly and organization of GFAP intermediate filaments. Mol Biol Cell. 2022 Jul 1;33(8):ar69