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學者構(gòu)建首個脊髓小腦性共濟失調(diào)動物模型并揭示致病機制
作者：朱漢斌，李偉苗     來源：中國科學報
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6月3日，暨南大學粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院研究員楊甦團隊聯(lián)合中南大學湘雅醫(yī)院教授江泓團隊，研究建立了全球首個脊髓小腦性共濟失調(diào)51亞型（SCA51）的動物模型，并系統(tǒng)解析了致病基因THAP11的時空表達特征以及其致病機制。相關(guān)成果發(fā)表于《臨床研究雜志》（Journal of Clinical Investigation）。
多聚谷氨酰胺疾病是一類由單基因突變引起的神經(jīng)退行性疾病。長期以來，已知的多聚谷氨酰胺疾病共有九種，包括亨廷頓舞蹈癥以及多種脊髓小腦性共濟失調(diào)亞型。2023年，研究團隊鑒定出一種新的SCA亞型——SCA51，被確認為第十種多聚谷氨酰胺疾病。該病由編碼轉(zhuǎn)錄因子THAP11的基因一號外顯子中CAG重復序列的擴增突變引起。SCA51患者表現(xiàn)出小腦萎縮，臨床癥狀包括步態(tài)不穩(wěn)、構(gòu)音障礙等。目前，突變的THAP11如何引發(fā)這些病理特征仍尚不清楚。
研究團隊在國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助下，通過多維度實驗揭示了SCA51的致病機制：首先，THAP11在小鼠和食蟹猴的小腦這一SCA51核心病變區(qū)域中顯著富集，且其表達水平在腦發(fā)育過程中呈現(xiàn)年齡依賴性的下降趨勢，但在成年小鼠和猴腦中仍可檢測到穩(wěn)定表達，提示THAP11不僅是早期神經(jīng)發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控因子，其功能還可能延伸至成年神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)維持；其次，成年期敲低內(nèi)源性THAP11未導致神經(jīng)元死亡，提示SCA51的致病機制可能并非源于THAP11的功能喪失，而更可能與其獲得性功能異常有關(guān)；接著，研究團隊利用AAV介導的基因遞送技術(shù)，在小鼠的小腦和紋狀體中分別表達THAP11-29Q和THAP11-47Q，發(fā)現(xiàn)突變THAP11-47Q在小腦中形成大量核內(nèi)聚集體，誘導小腦浦肯野細胞選擇性變性并出現(xiàn)運動障礙表型；最后，通過RNA測序發(fā)現(xiàn)，表達突變THAP11-47Q的小腦樣本中，小膠質(zhì)細胞激活相關(guān)基因表達顯著升高，該現(xiàn)象在新構(gòu)建的THAP11-47Q基因敲入小鼠模型中得到了驗證。敲除TREM2基因或使用小膠質(zhì)細胞清除劑PLX5562可顯著緩解突變THAP11導致的神經(jīng)毒性。
該研究通過構(gòu)建SCA51轉(zhuǎn)基因動物模型，深入探討了突變THAP11引發(fā)神經(jīng)退行性變的分子機制。研究發(fā)現(xiàn)，成年腦內(nèi)THAP11基因敲低并未引起顯著的神經(jīng)元丟失，這一關(guān)鍵結(jié)果為開發(fā)基于THAP11表達調(diào)控的靶向治療策略提供了理論依據(jù)。更為重要的是，突變THAP11-47Q在小鼠腦內(nèi)誘發(fā)典型的蛋白聚集以及小腦特異性的神經(jīng)退行性病變，使SCA51成為研究神經(jīng)退行性疾病中選擇性易感機制的理想模型。
該研究還首次揭示了TREM2介導的小膠質(zhì)細胞活化在多聚谷氨酰胺疾病中具有特異性，其激活模式和致病效應(yīng)呈現(xiàn)明顯的疾病背景依賴性。這一創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)不僅拓展了對神經(jīng)退行性疾病免疫調(diào)控機制的理解，也為相關(guān)疾病的免疫干預治療提供了新的思路和潛在靶點。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1172/JCI178349
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