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ASO新疗法获批临床，B6-hIGHMBP2人源化小鼠模型可助力脊髓性肌萎缩症与腓骨肌萎缩症的未来研究-新品上架
2024年1月23日，美国万达生物制药（VNDA）宣布，其针对IGHMBP2基因的反义核苷酸（ASO）药物VCA-894A已正式获得FDA的新药临床试验（IND）批准[1]。这标志着VCA-894A成为在Alcyone Therapeutics的AAV9-IGHMBP2基因替代疗法之后，又一款获得临床批准的、针对IGHMBP2的创新疗法[2]。VCA-894A是一种新型ASO，专门针对IGHMBP2基因的隐性剪接位点突变，这类突变会导致运动神经元的缺失和外周神经系统的退化，从而引发一种名为腓骨肌萎缩症2S型（CMT2S）的罕见疾病，该疾病在2014年首次被定义[3]。目前，针对IGHMBP2的临床试验阶段的治疗方法已经涵盖了基因疗法和小核酸药物，同时，干细胞移植等其他疗法也在积极开发中[4-7]。
IGHMBP2的结构和功能
免疫球蛋白解旋酶μ结合蛋白2（IGHMBP2）是一种依赖于ATP的DNA/RNA解旋酶，也被称为心脏转录因子1（CATF1）。它具有多个结构域，包括DNA/RNA解旋酶结构域、R3H单链核酸结合域和锌指结构域。IGHMBP2属于AAA+ ATP酶超家族，能够附着在DNA的特定区域，暂时解开DNA双螺旋链[8]。因此，IGHMBP2在DNA复制、修复和转录，以及RNA代谢与剪切和蛋白翻译等过程中发挥调控作用，对运动神经元存活、神经系统发育和维持，以及正常心脏功能维护等过程起着关键作用。
IGHMBP2蛋白通过多种机制调控转录和翻译过程[8]
IGHMBP2突变导致CMT2S和SMARD1
IGHMBP2基因突变可导致脊髓性肌萎缩症伴呼吸窘迫1型（SMARD1）和腓骨肌萎缩症2S型（CMT2S）两种临床表型差异显著的疾病。SMARD1主要影响脊髓前角α-运动神经元，特征为婴儿早期出现肌无力和呼吸窘迫，症状通常在出生后的前几个月内显现，包括横膈膜和其他呼吸肌肉的肌无力，反射减弱，吞咽困难和运动障碍。SMARD1的起病急，病程进展快，容易导致周围性呼吸衰竭，危及生命[9]。
相比之下，CMT2S是一种影响周围神经系统的遗传性神经病，是腓骨肌萎缩症（CMT）的一种亚型。CMT2S的发病率低于1/1,000,000，主要在生命的前十年发病，其特征是四肢远端肌肉无力和萎缩，感觉缺失，以及腱反射减弱或消失[10-11]。与SMARD1相比，CMT2S的表型较轻，通常不致命，且一般不会出现呼吸困难或脊髓运动神经元缺失的情况。
SMARD1的临床特征[9]
IGHMBP2突变类型和部位与疾病类型和严重程度相关
IGHMBP2基因突变的位置对疾病类型和表型严重程度有显著影响，位于IGHMBP2基因两个RecA样结构域（1A和2A）的非截短变异是SMARD1的主要致病突变类型，而位于IGHMBP2基因最后一个外显子的截短变异则是CMT2S的主要致病突变类型。在SMARD1的发病机制中，IGHMBP2蛋白的解旋酶结构域起着关键作用。大多数SMARD1患者的致病突变发生在该解旋酶结构域，导致ATP酶活性或解旋酶活性丧失[12]。通常，导致mRNA完全降解的功能丧失变异更容易引发更严重的SMARD1表型。
相比之下，CMT2S的发生主要与IGHMBP2基因5′UTR的无义突变和最后一个外显子的移码突变、截短突变、错义突变和复合杂合突变有关[13]。
IGHMBP2非截断突变（A）和截短突变（B）在基因结构和蛋白功能区中的分布情况[13]
IGHMBP2相关疾病的临床前研究模型
IGHMBP2是一种相对“神秘”的蛋白质，尽管其作为螺旋酶重要性已知，但其在细胞过程中的具体作用仍不清楚。虽然该基因全身性表达，但其突变主要影响神经元细胞，导致SMARD1和CMT2S等特定的神经元疾病。目前，这些IGHMBP2基因相关疾病尚无获批的有效疗法，这是需要进一步研究的问题。
神经肌肉变性（nmd）小鼠是研究SMARD1的主要模型，该小鼠的Ighmbp2基因4号内含子自发突变，导致近80%的转录本剪接异常，从而使全长Ighmbp2 mRNA水平显著降低，小鼠会出现与SMARD1相似的表型。然而，nmd小鼠的呼吸窘迫并非由神经变性引起，而是由于膈肌缺陷。此外，nmd小鼠的心肌细胞死亡导致心肌病和心力衰竭，这可能是其早期致死的原因，但在SMARD1患者中并未观察到这种情况。因此，nmd小鼠在呼吸窘迫和致死性这两个关键特征上，与人类SMARD1存在较大的不同[14]。另外，IGHMBP2基因突变也会导致CMT2S，但目前大多数小鼠模型都无法呈现该疾病的临床特征。将小鼠基因进行人源化修饰并引入临床致病点突变，才可使小鼠出现CMT2S样表型[15]。因此，人源化小鼠模型对于推进SMARD1和CMT2S等IGHMBP2基因相关疾病的研究具有重大意义。
IGHMBP2基因人源化模型—B6-hIGHMBP2小鼠
赛业生物针对SMARD1和CMT2S等IGHMBP2基因相关疾病的研究需求，特别是在小核酸药物和基因治疗等需要精准靶向人类基因的疗法中，开发了IGHMBP2基因人源化模型B6-hIGHMBP2小鼠（产品编号：C001437）。该模型在小鼠Ighmbp2基因位点原位替换了人源IGHMBP2基因，包含从启动子到3’UTR的所有碱基序列，小鼠成功表达人源IGHMBP2基因，而不表达小鼠Ighmbp2基因。该模型可用于研究靶向人源IGHMBP2基因或蛋白的疗法，并可在此基础上构建临床致病点突变模型，用于评估基因治疗或小核酸疗法，以实现符合患者突变类型的个体化精准医疗。
C57BL/6NCya野生型小鼠和B6-hIGHMBP2小鼠体内基因表达的检测
总 结
B6-hIGHMBP2小鼠（产品编号：C001437）模型能有效地表达人源IGHMBP2基因，而不表达小鼠内源性Ighmbp2基因，体内存在显著的人源基因表达。因此，该模型可用于研究腓骨肌萎缩症（CMT）和脊髓性肌萎缩症伴呼吸窘迫1型（SMARD1）等IGHMBP2基因相关的神经元疾病。赛业生物利用自主研发的TurboKnockout融合BAC重组技术，可以提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型，并可根据不同点突变提供定制服务，以满足研发人员对CMT和SMARD1等疾病药物筛选和药效学等实验的需求。
此外，赛业生物在其他神经退行性疾病和神经肌肉疾病领域，也开发了多款人源化和人源化点突变模型，以满足对这些领域的小核酸和基因疗法等研究的需求。
参考文献：
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