基因治疗——治疗提摩西综合征的新希望

提摩西综合征是一种与重大患病率和死亡率相关的神经发育障碍性疾病。研究表明，抗义核糖核酸（ASO）在动物模型中有效地挽救了提摩西综合征的缺陷。斯坦福大学的研究人员开发了一种ASO疗法，可以矫正导致大脑发育期表达增益功能变异的电压门控钙通道亚基的剪切错误。

这种ASO在提摩西综合征患者的大脑皮层器官样体和前脑集合体中恢复了通常影响皮质神经元的细胞和功能缺陷。这些发现得到了在体模型中的验证，人类干细胞衍生的大脑皮层器官样体被植入并整合到大鼠脑中。这些实验展示了一种治疗这种毁灭性神经发育障碍的新的基因挽救策略。

提摩西综合征的一种剪接增益功能变异影响了多个器官系统，是自闭症谱系障碍和癫痫的最常见遗传原因之一。这种神经发育障碍是由CACNA1C基因中的一种增益功能错义变异引起的，CACNA1C是广泛表达于发育和成年神经系统的L型电压门控钙通道CaV1.2的一个亚单位。普通的CACNA1C变异也与其他神经精神疾病强相关，如精神分裂症、躁郁症和注意力缺陷多动障碍。

提摩西综合征类型1患者的神经元中CACNA1C剪接形式8A的水平明显较高。在小鼠和人类中，CACNA1C的剪接受到发育时期的调节，从早期发育时期转向使用剪接外显子8A。已经证明，包含这两个互斥剪接外显子中的任何一个都会导致具有相似电生理特性的通道亚型。这些发现表明，减少CACNA1C的8A异构体的包含可能是提摩西综合征类型1的治疗策略。

ASO是一种可以与靶RNA结合、激活细胞内RNA的降解或调节细胞内前信使RNA剪接的短寡核苷酸。几种针对剪接的ASO已经从实验室发展到临床阶段作为治疗选择，包括脊髓性肌萎缩和杜兴氏肌营养不良等疾病的治疗。

斯坦福大学的陈晓宇博士和Fikri Birey博士开发了一种基于ASO的干预措施，以减少三种提摩西综合征类型1患者神经细胞中8a外显子的包含。

在确定了可以剂量依赖和时间依赖地抑制8a外显子剪接的ASO之后，斯坦福大学的研究人员在从提摩西综合征类型1患者中获得的人类大脑皮质神经元的二维或三维培养中测试了候选ASO。这种疗法成功地挽救了延迟通道失活和去极化诱导的钙升高缺陷。ASO介导的CACNA1C外显子8A到8的转换成功挽救了患者来源的大脑皮质器官样体的缺陷和前脑集合体中的迁移。

陈和Birey利用斯尔久P. Pașca博士实验室最近开发的移植模型来测试ASO疗法在体内的有效性。在这个模型中，人类干细胞衍生的大脑皮质器官样体被移植到新生裸鼠的体感皮质中，它们在那里生长并发育成熟的细胞类型，整合到感觉和动机回路中。陈、Birey和Pașca实验室的同事发现，将ASO注入移植有人类提摩西综合征类型1大脑皮质器官样体的大鼠脊髓腔内，可以强有力地下调8A外显子。这伴随着去极化诱导的钙缺陷的挽救和异常的活动相关树突形态的挽救。

这些研究展示了一种多级、体内和体外干细胞模型为逆转与疾病相关的神经病理生理学所提供的策略。综合这些研究显示了一种治疗这种毁灭性神经发育障碍的新的基因挽救策略。

参考资料：https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/aso-therapy-repairs-neurons-from-timothy-syndrome-patients/

编辑：王洪

排版：李丽