馬薩諸塞州總醫(yī)院(MGH)的研究人員開發(fā)了一種熒光小鼠模型，用于研究最常見的肌肉萎縮癥——肌強直萎縮1型(DM1)，該模型可以幫助科學家找到這種遺傳性疾病的新療法。該小組最初使用基因工程老鼠進行的研究已經(jīng)表明，經(jīng)過修飾的反義寡核苷酸(ASO)能夠靶向并糾正DM1導致的異常RNA剪接。在轉(zhuǎn)基因老鼠中，骨骼肌蛋白根據(jù)其是否被成功治療而發(fā)出不同顏色的熒光。

該研究的負責人瑟曼·惠勒(Thurman Wheeler)醫(yī)學博士說:“這種新型熒光模型只需用攝像機拍攝活老鼠的照片，就可以監(jiān)測治療藥物的活性。她是哈佛醫(yī)學院神經(jīng)學助理教授。研究人員在《自然通訊》雜志上發(fā)表了一篇題為《非侵入性監(jiān)測選擇性剪接結(jié)果以確定1型肌強直營養(yǎng)不良的候選療法》的論文。

肌營養(yǎng)不良是一組導致漸進性肌肉無力和消瘦的遺傳疾病，作者解釋說。肌強直營養(yǎng)不良(肌強直營養(yǎng)不良;糖尿病)是成年人中最常見的疾病，7500人中有1人患有糖尿病。這種疾病是由DM蛋白激酶(DMPK)基因中的CTG重復(fù)擴增(CTGexp)引起的，但是目前還沒有能夠改變疾病進程的治療方法。DM1有兩個亞型，其中DM1影響RNA剪接。dm1相關(guān)突變影響骨骼肌中多種蛋白的剪接，以及參與胰島素代謝和心臟功能的蛋白的剪接。突變的DMPK-CUGexp mRNA在肌肉中的表達導致肌強直(肌肉纖維收縮延遲松弛)、組織病理學肌病和漸進性肌肉萎縮，”研究人員說。

肌肉萎縮癥急需新的治療方法和更好的實驗工具來幫助找到新的治療方法，但缺乏合適的動物模型來評估新藥候選是一個關(guān)鍵障礙。“目前的藥物活性測量方法涉及肌肉組織的生物化學分析，這是昂貴的，耗時的，可能需要大量的動物來達到必要的統(tǒng)計能力，”該小組評論說。

惠勒博士的團隊現(xiàn)在已經(jīng)利用現(xiàn)有的熒光蛋白質(zhì)系統(tǒng)進行細胞研究，將其應(yīng)用于活體動物身上，使骨骼肌組織蛋白質(zhì)發(fā)光。在此雙轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，DM1骨骼肌組織纖維受異常RNA剪接的影響呈綠色，而剪接正常的骨骼肌組織纖維呈紅色。“跨越肌強直性營養(yǎng)不良1型的小鼠模型建立一個表示一個紅色或綠色熒光蛋白在肌肉,取決于目標RNA序列的拼接,我們開發(fā)了一個模型中肌肉出現(xiàn)主要綠色治療之前和過渡到主要是紅色成功治療后,“惠勒博士指出。

動物肌肉中紅色和綠色熒光的比例在經(jīng)過候選治療后，表明藥物在糾正異常剪接方面是多么有效。該團隊還開發(fā)了一種基于激光激勵的熒光光譜系統(tǒng)來可視化熒光信號。

該團隊首先使用一種現(xiàn)有的反義寡核苷酸(ASO)來測試他們的模型，這種寡核苷酸的目標是異常的剪接事件。ASOs是一種修飾過的與RNA結(jié)合的核酸分子。作者解釋說:“在DM1轉(zhuǎn)基因小鼠中，靶向rna介導的疾病過程的ASOs可以逆轉(zhuǎn)rna錯接，消除肌強直，減緩肌病進展……”在將ASO注入肌肉后，紅綠比在三天內(nèi)開始增加，并持續(xù)數(shù)周。49天后的肌肉組織分析證實，這種治療已經(jīng)糾正了異常RNA剪接。第二組試驗使用一種不同的ASO皮下注射來糾正原始DM1小鼠模型中的RNA剪接，也產(chǎn)生了治療效果，在四次注射的第一次后的14天內(nèi)紅綠比增加，并在隨后的劑量中繼續(xù)上升。

作者指出，ASOs不適合治療DM1。盡管它們對骨骼肌有效，但“藥物活性不如肝臟等其他組織那樣強健，這可能是由于組織生物利用度較差和效力不足的綜合作用。”另一種方法是使用配體偶聯(lián)反義(LICA)技術(shù)，將偶聯(lián)物添加到ASOs中以增加藥物吸收。研究小組在小鼠模型中測試了一種lica修飾的ASO，看看它在骨骼肌中是否有效，以及使用未結(jié)合ASO過度治療是否有任何好處。

利卡阿索開始顯示治療活性的速度是未結(jié)合的阿索的兩倍，并且在一半劑量下是有效的，“這表明它的效力至少是未結(jié)合的阿索的兩倍，”研究人員說。他們總結(jié)說:“我們的數(shù)據(jù)支持進一步發(fā)展用于DM1治療的LICA技術(shù)，以及針對骨骼肌的ASO應(yīng)用的其他技術(shù)。”“這個模型將用于快速識別的候選療法減少致病性DM1 CUGexp成績單,包括新的麻生太郎化學反應(yīng)和配合,小分子,短干擾rna(siRNAs),基因治療載體的反義rna,蛋白質(zhì)療法救援異常剪接和基因編輯方法減少基因組CTG重復(fù)長度或抑制轉(zhuǎn)錄CUGexp重復(fù)。”

“我們的結(jié)果支持進一步發(fā)展用于DM1治療的LICA技術(shù)。除了新的ASOs，其他治療策略，如小分子候選藥物、siRNAs和基于蛋白質(zhì)的治療也可以使用該模型進行測試，”Wheeler博士說。“長期來看，隨著基因編輯治療方法的出現(xiàn)，這將是測試它們的理想方法。”更快地發(fā)現(xiàn)有希望的治療方法，并盡早拒絕失敗的候選方案，將有助于患者更快地獲得有效的治療，并以更低的開發(fā)成本。