
患者来源神经元保留重复 RNA 聚集特征
Johns Hopkins 等团队在 Neuron 研究 C9ORF72 重复扩增相关的肌萎缩侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis,ALS)。患者成纤维细胞先重编程为人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs),再分化为混合神经元,约 30%–40% 表达运动神经元标志 HB9。
重复扩增在细胞重编程和神经分化后仍保留。研究在患者来源细胞中观察核内重复 RNA 聚集,并与患者死后中枢神经组织的 RNA 和蛋白特征比较。
RNA 聚集分析使用 4 个患者神经元细胞系,其中约 35% 细胞出现核内聚集。
RNA 结合蛋白与异常表达提供候选检测指标
蛋白阵列筛选识别与重复 RNA 结合的候选蛋白,团队进一步检测 ADARB2。该蛋白与 RNA 聚集共同定位,在患者组织中也能看到相应现象。
降低 ADARB2 表达后,RNA 聚集减少,但健康对照神经元对谷氨酸损伤的敏感性增加。研究把蛋白定位、RNA 状态与细胞存活作为不同检测指标。
转录组比较发现部分患者神经元异常表达与死后运动皮层一致。研究选取潜在分泌蛋白相关基因继续验证,其中部分可用于观察反义处理后的分子反应。
反义寡核苷酸的靶向位置影响 C9ORF72 转录本水平
研究筛选超过 250 种反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide,ASO),并报道了靶向重复序列、重复下游内含子及外显子 2 的若干候选。部分设计促进 RNA 降解,另一种通过结合重复 RNA 阻碍蛋白相互作用。
在 3 个患者神经元细胞系中,重复序列靶向候选未显著降低所测 C9ORF72 两种转录本(V1、V2)的水平;下游内含子和外显子候选则降低相应转录本。不同靶向位置的候选均减少核内 RNA 聚集和 ADARB2 核内信号。
NEDD4L、FAM3C、CHRDL1、SEPP1 和 SERPINE2 等基因的异常表达也得到部分纠正。原本未在患者与对照之间改变的检测基因,在 ASO 处理后没有同样改变。
细胞保护与二肽重复蛋白变化并未同步
功能测试使用谷氨酸诱发兴奋性毒性,以碘化丙啶和活细胞染色测损伤。重复序列及外显子靶向 ASO 均减轻患者神经元的损伤敏感性,表明 RNA 干预可以带来细胞层面的保护反应。
ASO 处理 3 天后,细胞质内重复相关翻译产生的二肽重复蛋白仍能检测。所用抗体主要识别 poly(Gly-Pro),作者指出新合成蛋白及其他未被抗体识别的产物仍需分别研究。