漸凍癥相關(guān)致病基因與動(dòng)物模型介紹

“希望媽媽能堅(jiān)持到奇跡出現(xiàn)的那天”
盡管母親劉文燕患上的漸凍癥尚無有效的治療方法，河南小伙趙天賜仍抱著殷切的期盼，幫助母親與疾病抗?fàn)�，像正常人一樣繼續(xù)有尊嚴(yán)地生活，自確診起，如今已走到第8個(gè)年頭。今年年中，趙天賜毅然辭職，帶著媽媽開始了往返一萬五千公里的自駕旅行，這也一度引起了人民日?qǐng)?bào)等多家媒體及大眾的廣泛關(guān)注。

認(rèn)識(shí)漸凍癥
和劉文燕一樣，許多患上漸凍癥的病人都經(jīng)歷著肌肉萎縮帶來的身體和精神雙重折磨。

漸凍癥，即肌萎縮側(cè)索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS），是世界衛(wèi)生組織認(rèn)定的五大絕癥之一，是一種累及上/下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元及其支配的軀干、四肢和頭面部肌肉的慢性、進(jìn)行性變性疾病，患者會(huì)逐漸失去對(duì)肌肉的控制，導(dǎo)致肌肉萎縮，患者通常在發(fā)病3到5年后因呼吸衰竭而死亡。患病率約6例/10萬人，其中，約90%ALS患者為散發(fā)性，10%為家族性。

ALS相關(guān)的致病基因
目前已發(fā)現(xiàn)的與ALS發(fā)病相關(guān)的基因約有50個(gè)，以下幾個(gè)基因的突變研究較多，分別為超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase 1, SOD1）基因、9號(hào)染色體開放閱讀框72（chromosome 9 open reading frame 72, C9ORF72）基因、肉瘤融合蛋白（fused in sarcoma, FUS）基因和反式激活反應(yīng)-DNA結(jié)合蛋白43（TAR DNA-binding protein43, TARDBP）基因。
 

圖1 ALS的遺傳性病因
 

SOD1基因
在以上致病基因中，要數(shù)SOD1的研究最深入，相關(guān)的藥物研究也最多。研究表明，突變SOD1蛋白的神經(jīng)毒性是由于其異常聚集在線粒體等細(xì)胞器表面并與之結(jié)合，影響細(xì)胞器功能，或是突變蛋白異常積聚物而產(chǎn)生的。

目前已有多種基因療法，比如Ionis公司的Tofersen通過ASO靶向降低突變基因表達(dá)治療疾病，盡管近期公布III期臨床試驗(yàn)失�。籄lnylam公司的ALN SOD是通過siRNA靶向降低突變基因表達(dá)治療疾病，正處于臨床前；當(dāng)然還有不少小分子藥和單克隆抗體藥。在相關(guān)臨床前實(shí)驗(yàn)中，使用最多的疾病模型是SOD1-G93A^[3]，該模型表達(dá)攜帶G93A突變的人SOD1。

賽業(yè)生物的SOD1-G93A小鼠表型良好且穩(wěn)定，具備下游神經(jīng)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)能力，并已為不少客戶用于開展臨床前動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)。

C9ORF72基因
C9ORF72作為已知ALS致病基因中突變占比最多的基因（40%FALS, 75%SALS），近年來研究火熱，成為下一個(gè)有望治療ALS疾病的藥物靶點(diǎn)，針對(duì)C9ORF72的臨床藥物數(shù)量?jī)H次于SOD1。此外，C9ORF72基因這種異常擴(kuò)增突變，除了會(huì)導(dǎo)致漸凍癥的發(fā)生，它還是額顳葉癡呆（FTD）的重要致病因素，約占額顳葉癡呆的25%。C9ORF72(C9)基因第一個(gè)內(nèi)含子中的GGGGCC（G4C2）六核苷酸重復(fù)序列擴(kuò)增（HRE）是ALS和FTD最常見的遺傳性因素，正常人少于30次重復(fù)，而患者大約有700到1600個(gè)重復(fù)的GGGGCC序列。

目前相關(guān)模型以TG為主，特別是C9BAC轉(zhuǎn)基因小鼠在臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中使用最多，Wave Life Sciences公司處于臨床1/2期的ASO藥物WVE-004通過靶向C9ORF72基因中SS1b（剪切位點(diǎn)1b），可以有效降低C9ORF72中V3的轉(zhuǎn)錄（具有細(xì)胞毒性的二肽重復(fù)序列蛋白）。

FUS基因
FUS是一個(gè)多功能的DNA/RNA結(jié)合蛋白，主要定位于細(xì)胞核，在RNA的轉(zhuǎn)錄、RNA的剪接和microRNA的加工等過程中發(fā)揮重要作用。大多數(shù)FUS突變影響C端核定位信號(hào)，導(dǎo)致大量FUS顆粒蛋白滯留胞漿產(chǎn)生細(xì)胞毒性。文獻(xiàn)中有大量TG和MT模型，均出現(xiàn)ALS相關(guān)表型。Ionis公司的ASO藥物ION363，在P517L和Δ14小鼠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，ION363可以降低小鼠體內(nèi)突變型FUS蛋白表達(dá)^[4]。

用人類基因替換小鼠基因組有利于產(chǎn)生更準(zhǔn)確的人類疾病表型，為此，賽業(yè)生物可以為廣大科研及藥企客戶提供FUS全人源化及在全人源化基礎(chǔ)上的熱門點(diǎn)突變小鼠，為臨床前研究效率的提高助力。

TARDBP基因
TDP-43是一種由TARDBP基因編碼的蛋白，約95%的ALS病例和約50%的FTD具有含TDP-43的神經(jīng)元胞質(zhì)內(nèi)含物，TDP43與蛋白質(zhì)異常聚積，并且細(xì)胞質(zhì)的錯(cuò)誤定位是ALS的重要病理標(biāo)志。雖然TARDBP基因突變可導(dǎo)致蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤，但大多數(shù)患者并沒有TARDBP的任何突變，TARDBP基因的突變只約占FALS的4%和SALS的1%，有學(xué)者認(rèn)為發(fā)現(xiàn)TARDBP突變決定疾病的發(fā)生但似乎不參與疾病進(jìn)展。TDP-43是正常骨骼肌形成的一種必需蛋白，且參與RNA代謝的幾個(gè)步驟，例如：轉(zhuǎn)錄、翻譯、mRNA運(yùn)輸、mRNA穩(wěn)定、微RNA（miRNA）和長(zhǎng)非編碼RNA（lncRNA）處理等。大多數(shù)ALS相關(guān)突變出現(xiàn)在TARDBP基因的外顯子6中，最常見的錯(cuò)義突變是A382T和M337V。文獻(xiàn)中MT小鼠的發(fā)病時(shí)間較晚^[5]，故大多數(shù)實(shí)驗(yàn)使用TG模型，相比于MT小鼠表型更加接近與患者�；�因靶向TARDBP的相關(guān)藥物大部分處于臨床前，主要以單克隆抗體藥物為主。

基于自主研發(fā)的TurboKnockout融合BAC重組的技術(shù)創(chuàng)新，賽業(yè)生物可以提供TARDBP全人源化小鼠及在全人源化基礎(chǔ)上的熱門點(diǎn)突變小鼠，滿足廣大科研及藥企客戶關(guān)于藥效學(xué)等實(shí)驗(yàn)需求。

神經(jīng)疾病模型推薦
建立小鼠的神經(jīng)疾病模型，能很好地模擬疾病發(fā)生的在體環(huán)境，進(jìn)而了解其發(fā)病機(jī)制以及藥物治療效果等。除了以上提及的漸凍癥，針對(duì)阿爾茨海默病、帕金森病、抑郁癥等神經(jīng)疾病，賽業(yè)生物開發(fā)了一系列基因編輯和人源化小鼠模型，同時(shí)可為研究人員提供個(gè)性化定制服務(wù)，加速神經(jīng)藥效學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的開展。