罕见神经疾病小鼠模型有哪些推荐?
谈及神经精神疾病,人们脑海中往往浮现的是阿尔兹海默症(AD)、帕金森病(PD)和抑郁症这“三大巨头”。不过,除了这些广为人知的疾病之外,还有一些隐匿不露的“魔鬼”在默默影响着不少人的生活。这些疾病或源于相同的致病基因,或根据不同的致病基因表现出相似的疾病表型,鉴于疾病机制与症状的相似性,常常被误诊为常见的神经疾病,从而导致了不正确的研究和治疗方案。因此,深入了解这些罕见的神经疾病显得尤为重要。
Kufor-Rakeb 综合征(KRS) Kufor-Rakeb综合征是一种罕见的青少年起病的帕金森综合症(PD),属于神经系统变性疾病。该综合征的临床症状包括运动障碍、强直性帕金森综合症、核上性眼肌麻痹、痴呆以及进行性弥漫性脑萎缩等,其病因与ATP13A2基因密切相关。 KRS与ATP13A2基因密切相关,该基因编码一种内溶酶体蛋白,在细胞内负责质子泵运输并在脑组织中发挥重要作用,人类ATP13A2基因突变已被发现与多种神经变性疾病相关,其中最为突出的是帕金森病(PD)。自噬-溶酶体途径的功能障碍是帕金森病(PD)发病机制的一个关键特征,ATP13A2基因的突变导致其编码的质子泵功能异常,导致细胞内溶酶体功能紊乱,进而引起神经元死亡,从而诱发帕金森病[1]。近年来,研究人员通过开发ATP13A2基因敲除小鼠模型,其内溶酶体蛋白Atp13a2的缺失导致小鼠出现胶质增生、泛素化蛋白聚集、运动障碍和神经元的功能异常等神经系统疾病表型以及自噬受损、铁代谢紊乱、细胞因子异常和免疫反应异常等代谢和免疫表型,这些模型成功模拟了早发性帕金森病的一些特征,为进一步研究该疾病提供了有价值的工具[2-3]。 Atp13a2-KO小鼠出现运动障碍表型[3]
智力发育障碍(intellectual disability, ID) 智力发育障碍(Intellectual Disability, ID)是一种神经发育障碍,其主要特征为智力发育迟缓和认知能力受限。ID可能由遗传因素、先天性疾病、感染和缺氧等多种原因引起。基因是智力发育的一个重要因素,已经证实许多基因与ID相关。除了常见的FMR1和MECP2,Gria3基因也是智力发育障碍的一个重要致病基因。Gria3编码AMPA型谷氨酸受体(AMPAR)之一,在中枢神经系统中发挥着关键作用,通过调节神经元之间的信号传递、神经元的兴奋性和突触可塑性等方式来调节神经系统的功能。Gria3基因突变不仅与智力发育障碍有关,还可能导致多种神经系统疾病的发生,如自闭症、帕金森病和阿尔茨海默病等[4]。 在小鼠中,敲除Gria3基因会导致海马体中长期增强型突触传递(LTP)的产生和维持方面存在缺陷,同时神经粘附分子也会异常,这会导致运动、协调性、认知和学习的障碍。此外,雄性小鼠还存在攻击性增强的情况[5-6]。 Gria3-KO小鼠动作协调性和平衡性存在缺陷
科芬-西里斯综合征(CSS) 科芬-西里斯综合征(Coffin-Siris syndrome, CSS)是一种先天性畸形综合征,其特点是严重发育迟缓、生长障碍、肌张力低下、面部外观明显和特征粗大以及手脚趾发育不全等,这是由BAF复合体成分基因突变引起的疾病。研究表明,BAF复合体所有成分基因的突变皆与该疾病有关,其中SMARCB1的突变还与伴脉络丛膜增生的智力障碍(ID-CPH)以及其他神经发育障碍有关[7-8]。 为了更好地理解SMARCB1基因突变的疾病机制,Filatova等人生成了神经干/祖细胞Smarcb1条件性敲除的小鼠,该小鼠表现出各种脑中线异常,与临床上SMARCB1相关的CSS和ID-CPH患者的大脑缺陷相似[9]。这一研究结果有望帮助进一步探索SMARCB1的作用机制,并为治疗CSS和ID-CPH等相关疾病提供新的思路和方向。 Smarcb1基因神经系统条件性敲除小鼠呈现严重的总体和脑部发育障碍[9]
甘氨酸脑病(GE) 甘氨酸脑病(Glycine Encephalopathy, GE),也称非酮症性高血糖症(NKH),是一种罕见的代谢性疾病,对神经系统造成严重影响。该疾病由GLDC基因突变引起,导致甘氨酸脱羧酶功能异常。患者通常表现出智力发育障碍、痉挛和抽搐等症状,极度严重者甚至会导致死亡。GLDC基因编码甘氨酸脱羧酶,参与甲基化代谢途径中的甘氨酸代谢,甲基化代谢途径在体内扮演着关键的角色,包括生成新的甲基基团、参与核苷酸代谢以及神经递质代谢等。由于GLDC基因突变与GE的发生率高度相关,因此常被用于GE的诊断标志[10]。 GLDC致病突变会导致严重的神经系统病变,包括智力障碍、抽搐、肌张力紊乱等症状,小鼠实验表明GLDC基因突变会影响小鼠的生长、行为和神经系统功能。敲除GLDC基因的小鼠会出现甘氨酸蓄积和神经元损伤,表现出与人类甘氨酸脑病相似的症状。这种小鼠模型被广泛应用于GE发病机制研究、治疗方法开发以及新型药物的筛选,为深入研究该疾病提供了有价值的工具[11-12]。 Gldc缺失小鼠(GT1/GT1)甘氨酸水平显著提升且存在脑积水和脑室增大的表型[11]
萨拉病(SD) 萨拉病(Salla disease, SD)是一种常染色体隐性遗传病,由SLC17A5基因突变引起,患者在临床上表现为神经障碍和脑白质病变,随着时间的推移病情逐渐恶化,最终导致智力退化、运动和语言障碍等症状。此外,SLC17A5基因的突变与某些类型的谷胱甘肽合成酶缺乏症(GSSD)和遗传性神经性减少性疾病(ISSD)有关。GSSD患者主要表现为溶血性贫血、代谢性酸中毒、焦谷氨酸尿症和进行性神经系统疾病症状等,ISSD患者则表现为运动发育迟缓、震颤和抽搐等神经系统症状[13-14]。 在临床前的研究中,通过敲除小鼠的Slc17a5基因可以模拟萨拉病的症状。这些小鼠表现出脑白质病变,类似于萨拉病患者的症状,同时还伴有智力障碍、共济失调和肌张力不足等症状[13-15]。 SLC17A5-KO小鼠(sialin-/-)表现为体型较小、发育不全、严重震颤和步态不协调表型[13]
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