UCL Cruciform Building 夜景,2025 年
UCL Cruciform Building 夜景,2025 年(Matt Brown / Wikimedia Commons;CC BY 4.0)

患者来源纹状体神经元中的 MSH3 干预

亨廷顿病与 HTT 基因中的 CAG 重复序列扩增有关。重复长度不仅在遗传时不同,也可能在患者体细胞中继续增加。2025 年发表于 Science Translational Medicine 的研究,由伦敦大学学院(University College London,UCL)等团队开展,考察降低 DNA 错配修复蛋白 MSH3 后,人源神经元中的重复扩增是否随之改变。

研究使用 1 名亨廷顿病患者来源、携带 125 个 CAG 重复的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),形成富含纹状体神经元的培养物。约 86% 的细胞具有神经元标志,约 67% 具有纹状体神经元标志,约 30% 同时符合中型棘状神经元标志。

团队选择反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide,ASO)降低 MSH3,同时设置非靶向 ASO 与载体对照,比较靶蛋白下降、重复序列变化和 ASO 本身引起的细胞反应。

靶蛋白下降与重复扩增减慢相对应

处理后,MSH3 转录本和蛋白随干预强度增加而下降,而相关蛋白 MSH2、MSH6 未出现相应变化。研究持续跟踪重复序列长度 15 周,观察到扩增速度随 MSH3 下降而减慢;最强干预条件下,整体重复长度不再呈净增加。

根据靶蛋白丰度与扩增速度之间的拟合关系,作者估算,MSH3 降低约 41% 可使扩增速度减半,降低约 83% 可使净扩增停止。

MSH3 缺失细胞中,重复序列也未继续扩增,并出现轻微净收缩。ASO 处理组在第 9 周和第 15 周检测时未见明显细胞活力下降。

FAN1 缺失模型与低频大幅重复扩增

未敲除 FAN1 的模型中,15 周的绝对重复长度变化较小。团队因此加入缺少 FAN1 的衍生神经元模型:这一背景下重复扩增更快,便于检验 MSH3 干预能否在扩增倾向更强时仍产生作用。最大靶点抑制条件下,整体重复长度的进一步增加同样受到阻止。

在 FAN1 缺失模型中,团队还检查了低频、大幅度扩增事件,部分序列达到 403 个 CAG 重复。MSH3 靶向 ASO 组中这类事件的频率较低,但组间差异未达到统计学显著性。

3 种 MSH3 靶向 ASO 的转录效应比较

团队在整体 RNA 测序中比较了 3 种靶向 MSH3 的 ASO。非靶向 ASO 与载体之间已有 5,290 个差异表达基因,变化涉及 RNA 与蛋白代谢、细胞定位和结构组织等过程,作者认为这可能与 ASO 的化学性质有关。

以非靶向 ASO 为参照,ASO-3、ASO-2 和 ASO-1 分别产生 2 个、53 个和 781 个差异表达基因。ASO-1 还引起突触膜和神经发育相关基因表达下降,另 2 个分子未显示同样的通路变化。ASO-1 的预测脱靶基因中,ATG5 和 EYS 的表达降低,作者据此提出具体序列的脱靶作用可能参与这些变化。

即使 MSH3 降低超过 95%,研究也未发现 DNA 修复和癌症相关通路显著失调。作者同时指出,2 周的转录分析还不足以观察长期基因组影响。研究使用的是探索生物学问题的工具分子,化学性质和序列相关效应仍需在治疗性分子的开发中进一步优化。

单核分析补充细胞组成与作用范围

为了确认整体表达变化是否来自细胞组成改变,团队对持续处理 12 周的培养物开展单核 RNA 测序。分析得到 5 个细胞分组,靶向与非靶向 ASO 组中的比例相近,没有出现只属于某一处理条件的新分组。

各细胞分组的 MSH3 转录本均减少。整体测序发现的突触和神经发育相关基因表达下降,也在单核分析中出现,且未局限于某一细胞状态。

小鼠体内靶点作用与临床设计问题

研究另以表达人 MSH3 的小鼠进行体内靶点验证。在作用最强的受试条件下,皮层、纹状体、脑干和脊髓的 MSH3 转录本分别减少 49%、46%、77% 和 74%。2 周观察时,未见异常笼内行为、运动异常或所用组织标志提示的神经退行性改变。该实验验证了人源靶点在体内受到抑制,疾病表型和长期作用仍留待后续研究。

作者将患者来源神经元作为分析靶点抑制、重复长度和细胞表达变化的平台,并提出后续需要选择能在临床试验周期内测出变化的疾病阶段。培养物中的变化发生在数周尺度,而人脑的重复扩增可持续数十年;如何把细胞结果转化为临床设计,仍是药物开发需要解决的问题。

来源与延伸阅读

  1. Bunting EL, Donaldson J, Cumming SA, et al. Antisense oligonucleotide–mediated MSH3 suppression reduces somatic CAG repeat expansion in Huntington’s disease iPSC–derived striatal neurons. Science Translational Medicine. 2025;17(785):eadn4600. doi:10.1126/scitranslmed.adn4600. ↗

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