走進(jìn)「罕見病十宗罪」專欄,為你解密罕見疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)制、行業(yè)研究進(jìn)展(基因治療等)、推動成果轉(zhuǎn)化的臨床前創(chuàng)新策略(模型構(gòu)建及藥物篩選等)。往期回顧:
本期我們要關(guān)注的是一類罕見的漸進(jìn)性神經(jīng)退行性疾病——肌萎縮性側(cè)索硬化癥(Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS),又稱為葛雷克氏癥或漸凍癥�;颊咴缙诒憩F(xiàn)為手腳無力,在中后期可能出現(xiàn)神經(jīng)痛癥狀或發(fā)展出認(rèn)知/行為障礙,隨著肌肉力量的消失殆盡,呼吸無法進(jìn)行,體重嚴(yán)重下降,病人也走到了生命的終點(diǎn)。
9年前一場風(fēng)靡全球的ALS冰桶挑戰(zhàn)澆起了人們對“漸凍人”的關(guān)注,9年后的今天,ALS疾病研究也一直在步履不停地前進(jìn)。作為ALS重要致病基因之一,TARDBP(TDP-43)在不同的生理病理?xiàng)l件下扮演或正面或負(fù)面的角色,宛若一個(gè)“來自天堂的魔鬼”。
反式激活反應(yīng)-DNA結(jié)合蛋白43(TAR DNA-binding protein43, TDP43, TARDBP)是一種由TARDBP基因編碼的蛋白,約95%的ALS病例和約50%的FTD(額顳葉癡呆)具有含有TAR-DNA結(jié)合蛋白(TDP-43)的神經(jīng)元胞質(zhì)內(nèi)含物,TDP-43與蛋白質(zhì)異常聚積,其在細(xì)胞質(zhì)的錯(cuò)誤定位是ALS的重要病理標(biāo)志。
TDP-43是一種主要在細(xì)胞核表達(dá)的DNA和RNA結(jié)合蛋白,在正常生理狀態(tài)下行使著多項(xiàng)重要功能,如轉(zhuǎn)錄、翻譯、mRNA運(yùn)輸、mRNA穩(wěn)定、微RNA(miRNA)和長非編碼RNA(lncRNA)處理等。
那為什么說TARDBP是“來自天堂的魔鬼”?在正常生理?xiàng)l件下,TDP-43具有核內(nèi)和胞質(zhì)穿梭的能力,但會優(yōu)先在核內(nèi)發(fā)揮功能;而在病理?xiàng)l件下,TDP-43向胞質(zhì)聚集,呈現(xiàn)高度磷酸化或者泛素化,導(dǎo)致溶解性大大降低[1]。來自“天堂”(細(xì)胞核)的天使會在細(xì)胞質(zhì)中變成“魔鬼”,即TDP-43異常定位到胞質(zhì),導(dǎo)致細(xì)胞毒性的產(chǎn)生,又或由于其在胞質(zhì)內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮與RNA結(jié)合的作用,進(jìn)而產(chǎn)生異常功能,從而使神經(jīng)元發(fā)生退行性病變。
TARDBP基因的突變情況
ALS大多數(shù)為散發(fā)性ALS(sporadic ALS, sALS),沒有ALS家族史,約占90%;少部分為家族性ALS(familial ALS, fALS),家族中存在1個(gè)以上ALS患者,約占10%。導(dǎo)致ALS的致病基因大約有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TARDBP基因。
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,TDP-43的C-末端區(qū)域的突變增強(qiáng)了其內(nèi)在聚集傾向,下圖為TARDBP基因的主要突變分布情況(圖1),TARDBP在內(nèi)含子及UTR區(qū)域均有致病突變[2]。
靶向TARDBP治療ALS
在治療ALS的藥物管線中,以靶向SOD1居多,其次是TARDBP,目前靶向TARDBP的管線幾乎都是處于臨床前的抗體藥物,該研究賽道熱度持續(xù)攀升。
為加速ALS藥物研發(fā),賽業(yè)生物基于自主研發(fā)的HUGO-GTTM計(jì)劃,推出了全基因組人源化模型:hTARDBP、hFUS小鼠,即用人TARDBP或FUS基因(全基因組)原位替換鼠源基因,構(gòu)建更貼近真實(shí)世界生物機(jī)制的ALS臨床前研究模型。除了野生型全基因組人源化模型,我們還在人源基因上引入了熱門點(diǎn)突變構(gòu)建疾病模型和TG疾病模型,更適用于遺傳性疾病研究和基因治療藥物開發(fā)。
(注:HUGO-GT即 Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy)