雷竞技raybet入口-官方网址

动物模型

SCA3敲入小鼠模型构建试验遗传性脊髓小脑共济失调治疗

2023年07月20日来源：赛业生物作者：校审李意祥责任编辑：lascn

摘要：在对一个进行性共济失调患者进行遗传性脊髓小脑共济失调（spino cerebellar ataxia, SCA）诊断之前，应通过详细的病史询问、体格检查、实验室检查等除外获得性的病因，因SCA的临床症状有很大的重叠性及异质性，故确诊主要依靠基因检测｡SCA的诊断依据如下：

疾病诊断

在对一个进行性共济失调患者进行遗传性脊髓小脑共济失调（spino cerebellar ataxia, SCA）诊断之前，应通过详细的病史询问、体格检查、实验室检查等除外获得性的病因，因SCA的临床症状有很大的重叠性及异质性，故确诊主要依靠基因检测｡SCA的诊断依据如下：

①以进行性共济失调为主要临床表现，并除外获得性病因导致的共济失调；

②上一代有类似疾病的病史；

③SCA基因检测呈阳性^[1]。

如果诊断SCA的临床证据明确，则应启动分子遗传学检测｡只有在特殊情况下，如知家族中特定的SCA基因型、临床表型高度提示某一种SCA（例如SCA7中的视力丧失）或某一种SCA的地区流行率较高（例如古巴的SCA2），才建议进行有针对性的单一基因检测。而在其他情况下，多推荐采用系统的SCA基因检测。首先要进行多聚谷酰胺SCA的动态突变检测（即SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、SCA7、SCA17、DRPLA），因为此类SCA患病率相对较高｡当多聚谷酰胺的CAG动态突变检测为阴性时，可根据现实情况选择适宜顺序：

①全外显子测序，可检测传统突变类型的SCA，也可以在发现新的共济失调基因时进行重新分析；

②WES不能检测到重复突变，为了评估SCA的所有遗传原因，则必须对非翻译区的重复突变(即SCA8、SCA10、SCA12、SCA31、SCA36和SCA37)进行动态突变的检测；

③如果全外显子测序未包含对于具有特定缺失的搜索，则需对SCA15/SCA16的ITPR1中大的缺失进行特定检测｡由于基因检测的成本在不断下降，这里讨论的复杂基因测试策略很可能会被全基因组测序所取代，但目前全基因组测序还不能作为常规检测手段｡

没有SCA家族史的共济失调患者，也可能由于自发突变、突变外显性降低或错误的亲子关系而有遗传性病因，如通过仔细的病史询问、实验室检查，包括MRI和神经速度传导等，已除外获得性病因的患者则应该进行合理的基因检测｡对美国和欧洲的散发性成人型共济失调患基因筛查研究发现，15%-24%的患者SCA相关基因发生突变｡SCA6是最易漏诊的多聚谷氨酰胺SCA，因为SCA6是迟发性SCA最常见的类型，传递SCA6基因的亲代可能在患者发病前就已经死亡｡对于散发性共济失调患者，以上基因检测策略同样适用，而Friedreich共济失调作为最常见的常染色体隐性遗传共济失调，也可表现为散发性共济失调，虽然同样是由三核苷酸重复造成的，但很容易通过动态基因检测鉴别｡

动物模型

2015年有团队构建了人SCA3敲入小鼠模型，用人突变ATXN3cDNA的8-11外显子编码区及3’UTR区域替换鼠Atxn3基因组DNA的8-11号外显子及3’UTR区域，人突变ATXN3带有91个CAG重复序列，该小鼠模型为SCA3-Ki91模型在SCA3-Ki91模型中，他们发现突变ATXN3蛋白在12月月龄的SCA3-Ki91小鼠模型的全脑组织均有表达，并且形成核内包涵体，小脑浦肯野细胞退行性改变伴有星形胶质细胞增生｡同时CAG重复序列的传代不稳定性在SCA3-Ki91小鼠模型中也有体现｡

另一个团队在小鼠10号外显子CAG重复序列区域插入82个CAG重复片段，构建了杂合Atxn3Q82小鼠，小鼠模型的病理发现和SCA3-Ki91类似，在小鼠的神经元内发现大量的突变ATXN3蛋白的核内包涵体，并且呈组织特异性｡

后来又有团队用细菌人工染色体（Bacteria artificial chromosome, BAC）构建SCA3BAC转基因小鼠模型，带有全长的人突变ATXN3基因，包括全部外显子、内含子，以及上游的启动子和其他调控元件｡在BAC-SCA3首建鼠到达7个月月龄时，它的全脑组织进行重量检测和免疫荧光检测。BAC-SCA3雄性首建鼠A的体重和脑组织重量都比同笼同月龄的雌鼠小，说明该首建鼠出现了严重的体重下降和脑萎缩。红色方框里面显示的是小鼠的小脑组织；在免疫荧光检测结果可以看出BAC-SCA3小鼠在7个月时，与野生型小鼠相比，小脑、脑干和海马皮层有显著的ATXN3蛋白聚集现象，以小脑更为显著，然而在大脑皮层和基底节并未检测到明显的ATXN3。SCA3患者受累脑区也以小脑和脑干为主，皮层和基底节受累较少。该结果说明BAC-SCA3小鼠的受累脑区和SCA3患者的受累脑区较为一致^[2]。

表1 月龄BAC-SCA3首建小鼠与野生型小鼠体重及脑组织重量的比较^[2]

7月龄BAC-SCA3首建小鼠A与野生型小鼠的脑体积大小的比较^[2]

BAC-SCA3首建鼠A和野生型小鼠不同脑区ATXN3蛋白的聚集。蓝色荧光为细胞核染色，红色荧光为ATXN3蛋白。上为BAC-SCA首建鼠A，下组为野生型小鼠^[2]

治疗方式

目前SCA缺乏有效的治疗方法，临床上主要以对症支持治疗为主｡随着近年来对SCA病理生理机制研究的不断深入，临床发现了反义寡核苷酸(ASO)、小干扰RNA(siRNA)等新的治疗靶点，但均未进入临床试验^[1]｡

药物治疗

目前还没有药物被批准用于SCA的常规治疗｡对于共济失调症状，一些小型研究已经对多种药物进行了研究｡

①抗氧化剂：辅酶Q10和维生素E、艾地苯醌等｡

②神经营养药物：三磷腺苷、肌酐、维生素B族等｡

③交感神经药物抑制剂：安非他明、莫达非尼等｡

④改善代谢治疗：吡拉西坦、左旋肉碱、铁螯合剂、盐酸多奈哌齐等｡

⑤其他药物：人促红细胞生成素、钾通道阻滞剂、环丝氨酸等^[3]｡

支持治疗

①物理治疗：SCA患者发病早期即可进行物理治疗，以便早期制定维持正常功能（肢体平衡、协调、正常姿势）的策略和防止跌倒｡

②职业治疗：当患者日常活动越来越困难时，推荐职业治疗师的介入，干预应侧重于满足患者及照顾者的功能目标和职业需求｡

③语言及言语治疗：语言治疗师根据病情通过声学仪器、指引及重复性练习，或利用视觉及听觉辅助等方法给予治疗｡

基因治疗

基因治疗是通过各种方式减少变异扩增的polyQ蛋白表达水平，主要方法包括运用反义寡核苷酸（anti sense oligonucleotide, ASOs），DNA编辑技术CRISPR/CRISPR-Cas9或是通过RNA干扰敲除改变polyQ基因。同样ASOs经脑室注射入不同的SCA2模型小鼠，发现SCA2小鼠的运动症状有改善并且降低了小脑中ATXN2表达，小脑ataxin-2蛋白减低｡除了运用ASOs，还可以通过RNA干扰抑制致病基因的表达，有研究用RNA干扰抑制在SCA3小鼠模型中的ATXN3，显示可以提高其运动功能｡CRISPR/Cas9可能在polyQ SCAs的临床试验中具有潜力，但是包括基因组不稳定等问题仍需要解决｡现阶段运用各种基因治疗polyQ SCAs的方法都在临床前试验阶段，随着研究的不断深入，基因治疗有潜力从病因方面治疗polyQ SCAs，并对各亚型SCAs进行疾病修饰治疗^[4]｡

干细胞移植治疗

基因治疗尚在研究阶段，原理多为选择性抑制SCAs致病基因表达｡干细胞移植手术已在国内临床上相继开展，其基本原理为诱导多能干细胞分化为神经干细胞，替换受损细胞，并通过旁分泌作用为神经传导提供更好的微环境。但其有效性和安全性还有待于进一步观察研究^[3]｡

神经调节治疗

神经调节治疗主要包括深部脑刺激（deep brain stimulation, DBS），经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）以及经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation, tDCS），除了DBS需要经手术有创安装电极，其余均是无创的。近年来，多项研究显示神经调节可能对改善共济失调的症状有帮助^[4]。

RDDC助力罕见病研究