近日，北京大學第三醫(yī)院神經內科樊東升教授、中科院藥物所高召兵教授、清華大學醫(yī)學院賈怡昌教授聯(lián)合研究團隊，在國際高水平期刊、Nature雜志子刊Cell Research在線發(fā)表封面（2023第七期）文章，題目為《內質網陰離子通道維持的離子穩(wěn)態(tài)破壞導致肌萎縮側索硬化病理改變》（“Disruption of ER ion homeostasis maintained by an ER anion channel CLCC1 contributes to ALS-like pathologies”）的研究成果。

論文截圖

研究團隊在中國肌萎縮側索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）隊列中發(fā)現(xiàn)了CLCC1基因的相關性及致病罕見突變。通過單通道電生理、鈣成像、突變敲入小鼠的病理學檢測等一系列實驗，研究證實CLCC1致病突變的功能及致病機制，并提示CLCC1可能是一個新的ALS致病基因。本研究首次探索了CLCC1在內質網相關功能的異常機制，以及為ALS治療提供了新的機制，作為研究亮點（Research Highlight），本研究成果被重點推薦，體現(xiàn)了重要的科研價值。

研究成果得到Cell Research當期的Research Highlight推薦

ALS是一種主要累及大腦皮層、腦干和脊髓運動神經元的快速進行性致死性神經系統(tǒng)變性疾病。ALS的年發(fā)病率約為1.89/10萬，患病率為5.2/10萬，發(fā)病年齡多為60歲左右，男女比例約為1.5:1。60%以上的患者在出現(xiàn)癥狀后3—5年內出現(xiàn)呼吸肌麻痹直至呼吸衰竭死亡。約有10％的ALS病例都屬于家族性ALS（familial ALS，fALS），其余為散發(fā)性病例（sporadic ALS，sALS）。

盡管迄今為止已經發(fā)現(xiàn)約50種基因與ALS發(fā)病相關，ALS發(fā)生發(fā)展的機制尚不完全清楚，而神經炎癥機制同ALS之間的聯(lián)系越發(fā)明確，并帶來了可能有效的治療方式。

近年來，高通量、跨全基因組DNA測序、甲基化、表達芯片數據的產生和生物信息學、遺傳統(tǒng)計學方法的革新（如基因變量負擔分析等關聯(lián)分析法）也極大地推動ALS的研究。這對揭示ALS病理過程中的精確分子機制、設計合理的治療藥物、提高治療水平以及判斷預后，產生了重要影響。

研究團隊在中國ALS隊列中發(fā)現(xiàn)了CLCC1與ALS的相關性，并且發(fā)現(xiàn)了相關罕見突變（包括CLCC1.p.W267R、p. K298A和p.S263R）。其中，S263R突變在兩個沒有親緣關系的病人中被發(fā)現(xiàn)。值得一提的是，W267和S263相對保守，存在于同一個alpha螺旋，都突變?yōu)橘嚢彼?，提示ALS的W267R和S263R突變對CLCC1功能的影響可能是相似的。

通過單通道電生理、鈣成像、突變敲入小鼠的病理學檢測等一系列實驗，證實S263R和W267R為功能缺失的突變。低劑量腹腔注射衣霉素（Tunicamycin，一種誘導內質網應激藥物）能在CLCC1突變敲入小鼠的腦中引起神經元的內質網脅迫，而同樣濃度的衣霉素不能在正常小鼠腦內引發(fā)內質網脅迫，表明CLCC1的ALS突變可能通過削弱病人應對脅迫的能力而致病。

在K298A、S263R和W267R三個突變敲入小鼠品系中，突變的CLCC1蛋白會發(fā)生泛素化依賴的降解，提示ALS突變的CLCC1不能有效組裝到CLCC1通道多聚體中而降解。

在脊髓ChAT+運動神經元中條件性敲除CLCC1，引起運動神經元大量死亡，運動神經元內質網脅迫，和ALS特征性病理，包括TDP-43蛋白出核和TDP-43泛素化聚集。

以上結果首次將CLCC1的突變與ALS聯(lián)系起來，并提示CLCC1可能是一個新的ALS致病基因。

該研究首次證實了CLCC1是內質網定位的氯離子通道的孔道形成組分；CLCC1可能是業(yè)內長期尋找的內質網陰離子通道成分，通過2Ca²⁺+Cl^–=3K⁺的方式平衡鈣釋放所造成的電勢和滲透壓的變化；通過與臨床醫(yī)生的合作，首次提出CLCC1是一個新的ALS致病基因，并通過研究CLCC1的功能缺失提出ALS致病的新機制。

內質網定位的陰離子通道CLCC1/ERAC1調節(jié)內質網離子穩(wěn)態(tài)

清華大學生命科學學院/生命科學聯(lián)合中心畢業(yè)生郭亮博士，中科院上海藥物所毛瓊蕾博士，北京大學第三醫(yī)院何及副主任醫(yī)師是論文的并列第一作者，樊東升、高召兵、賈怡昌是并列通訊作者。

團隊合影

作者介紹：

共同第一作者

何及，北醫(yī)三院神經內科副主任醫(yī)師、副教授、碩士生導師，主要研究方向：腦血管疾病、神經系統(tǒng)變性病

并列通訊作者

樊東升，北醫(yī)三院神經內科主任、教授、研究員、博士生導師，主要研究方向：神經系統(tǒng)變性病

來源： 北大第三醫(yī)院