提摩西綜合征是一種與重大患病率和死亡率相關(guān)的神經(jīng)發(fā)育障礙性疾病。研究表明，抗義核糖核酸（ASO）在動(dòng)物模型中有效地挽救了提摩西綜合征的缺陷。斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種ASO療法，可以矯正導(dǎo)致大腦發(fā)育期表達(dá)增益功能變異的電壓門控鈣通道亞基的剪切錯(cuò)誤。

這種ASO在提摩西綜合征患者的大腦皮層器官樣體和前腦集合體中恢復(fù)了通常影響皮質(zhì)神經(jīng)元的細(xì)胞和功能缺陷。這些發(fā)現(xiàn)得到了在體模型中的驗(yàn)證，人類干細(xì)胞衍生的大腦皮層器官樣體被植入并整合到大鼠腦中。這些實(shí)驗(yàn)展示了一種治療這種毀滅性神經(jīng)發(fā)育障礙的新的基因挽救策略。

提摩西綜合征的一種剪接增益功能變異影響了多個(gè)器官系統(tǒng)，是自閉癥譜系障礙和癲癇的最常見遺傳原因之一。這種神經(jīng)發(fā)育障礙是由CACNA1C基因中的一種增益功能錯(cuò)義變異引起的，CACNA1C是廣泛表達(dá)于發(fā)育和成年神經(jīng)系統(tǒng)的L型電壓門控鈣通道CaV1.2的一個(gè)亞單位。普通的CACNA1C變異也與其他神經(jīng)精神疾病強(qiáng)相關(guān)，如精神分裂癥、躁郁癥和注意力缺陷多動(dòng)障礙。

提摩西綜合征類型1患者的神經(jīng)元中CACNA1C剪接形式8A的水平明顯較高。在小鼠和人類中，CACNA1C的剪接受到發(fā)育時(shí)期的調(diào)節(jié)，從早期發(fā)育時(shí)期轉(zhuǎn)向使用剪接外顯子8A。已經(jīng)證明，包含這兩個(gè)互斥剪接外顯子中的任何一個(gè)都會(huì)導(dǎo)致具有相似電生理特性的通道亞型。這些發(fā)現(xiàn)表明，減少CACNA1C的8A異構(gòu)體的包含可能是提摩西綜合征類型1的治療策略。

ASO是一種可以與靶RNA結(jié)合、激活細(xì)胞內(nèi)RNA的降解或調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)前信使RNA剪接的短寡核苷酸。幾種針對(duì)剪接的ASO已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室發(fā)展到臨床階段作為治療選擇，包括脊髓性肌萎縮和杜興氏肌營(yíng)養(yǎng)不良等疾病的治療。

斯坦福大學(xué)的陳曉宇博士和Fikri Birey博士開發(fā)了一種基于ASO的干預(yù)措施，以減少三種提摩西綜合征類型1患者神經(jīng)細(xì)胞中8a外顯子的包含。

在確定了可以劑量依賴和時(shí)間依賴地抑制8a外顯子剪接的ASO之后，斯坦福大學(xué)的研究人員在從提摩西綜合征類型1患者中獲得的人類大腦皮質(zhì)神經(jīng)元的二維或三維培養(yǎng)中測(cè)試了候選ASO。這種療法成功地挽救了延遲通道失活和去極化誘導(dǎo)的鈣升高缺陷。ASO介導(dǎo)的CACNA1C外顯子8A到8的轉(zhuǎn)換成功挽救了患者來源的大腦皮質(zhì)器官樣體的缺陷和前腦集合體中的遷移。

陳和Birey利用斯?fàn)柧肞. Pa?ca博士實(shí)驗(yàn)室最近開發(fā)的移植模型來測(cè)試ASO療法在體內(nèi)的有效性。在這個(gè)模型中，人類干細(xì)胞衍生的大腦皮質(zhì)器官樣體被移植到新生裸鼠的體感皮質(zhì)中，它們?cè)谀抢锷L(zhǎng)并發(fā)育成熟的細(xì)胞類型，整合到感覺和動(dòng)機(jī)回路中。陳、Birey和Pa?ca實(shí)驗(yàn)室的同事發(fā)現(xiàn)，將ASO注入移植有人類提摩西綜合征類型1大腦皮質(zhì)器官樣體的大鼠脊髓腔內(nèi)，可以強(qiáng)有力地下調(diào)8A外顯子。這伴隨著去極化誘導(dǎo)的鈣缺陷的挽救和異常的活動(dòng)相關(guān)樹突形態(tài)的挽救。

這些研究展示了一種多級(jí)、體內(nèi)和體外干細(xì)胞模型為逆轉(zhuǎn)與疾病相關(guān)的神經(jīng)病理生理學(xué)所提供的策略。綜合這些研究顯示了一種治療這種毀滅性神經(jīng)發(fā)育障礙的新的基因挽救策略。

參考資料：https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/aso-therapy-repairs-neurons-from-timothy-syndrome-patients/

編輯：王洪

排版：李麗