治疗神经系统发育障碍Rett综合征的福星——Mecp2基因敲除小鼠【每周一鼠】

Mecp2基因位于X染色体上，其左右相邻的基因分别为RCP和IRAK基因。在人类和大小鼠中，对该基因功能有显著影响的是第1-4号外显子和其中的3个内含子。Mecp2基因主要发挥的就是转录调节功能，在多种组织中都有表达，从而在人的生长发育过程中产生多方面异常情况。

图1 Mecp2基因序列同源性

图2 Mecp2基因在各组织中表达水平

MECP2蛋白理论上为53kd大小，不过由于其在翻译后经历过一系列的修饰作用，其分子量在免疫印迹中大多为75kd。该蛋白主要由4个功能域组成:甲基结合结构域（methyl-binding domain, MBD）、转录抑制域（transcriptional repression domain, TRD）、与NCoR（nuclear coreceptor co-repressor, NCoR）相互作用域（NCoR-interaction domain, NID）及C端结构域(C-terminal domain, CTD）。MECP2与其他甲基-DNA结合蛋白不同，因为它能够与单个对称的甲基化CpG（mCpG）位点相互作用。MECP2同时具备转录抑制和转录激活两种功能。

RTT是一种X连锁的神经发育障碍性遗传病，发病率约为1/15000～1/10000^[3]。同时，它也是一种多发生在女性的罕见神经发育疾病，是仅次于21三体综合征引起女性、散发性严重智力障碍的主要原因之一，患病女性最长可存活60余年。研究报道，RTT患者突触功能受损，树突状结构减少，神经元成熟延迟，且多巴胺能神经元功能障碍。

有关症状在最初并非都会显现出来，而是通过多个阶段逐渐显现。患者在6～18个月时发育正常，拥有行走能力，部分患者甚至可以进行言语沟通。但随着年龄的增长，患者头部生长开始减缓，出现小头畸形症状，发育逐渐停滞。患者会失去手部目的性使用的能力，出现刻板的扭手或洗手动作，在某些情况下会出现无故拍手、拍打和用手掰嘴的行为。除此之外，RTT患者同时还常伴有过度换气、惊厥和呼吸暂停等表现。部分患者会对周围环境漠不关心，对社会交往反应迟钝等类似自闭症的症状，语言功能逐渐丧失，对社交产生退缩心理。

在大脑中，Mecp2的表达在发育过程中受到动态调节。此外，Mecp2的表达在不同的大脑区域以及Mecp2调控的基因之间存在差异。

研究人员为了确定适合研究的理想大脑区域，测量了野生型（WT）C57BL/6雄性小鼠在不同脑区（皮层、小脑、海马和下丘脑），MECP2蛋白在不同时间的表达，并将其与全脑表达进行比较（图3）。其中，p值通过Kruskal-Wallis测试和Dunn多重比较测试进行计算。结果显示，发育过程中MECP2蛋白表达发生变化，7周时MECP2蛋白在小脑中高表达。

图3  Mecp2在小鼠4周/7周/12周龄时的表达^[5]

图注：7周时，小脑Mecp2表达水平高峰；在4周龄和12周龄时，各区域间无显著差异。

研究人员对7周龄雄性Mecp2基因敲除小鼠进行RNA测序（RNAseq），并与野生型（WT）匹配对照进行比较。该实验在小脑和血液中独立进行。分组织依赖EdgeR分析显示小脑中有81个差异表达基因（DEGs），其中44个上调，37个下调（图4A）。在血液中，我们发现205个DEGs在WT和突变体之间存在显著差异：105个上调，100个下调。我们发现两种组织中的基因表达水平相似（R2 Spearman WT=0.95，R2 Spearman MUT=0.93，图2B和C）。DEGs在表达热图中显示了不同的谱图（图4D和E）。

图4 小脑和血液中的差异表达基因(DEGs)分析结果^[5]

作为内在对照，研究人员检测了Mecp2的表达，并证实WT和突变体之间存在较大差异：与对照组相比，Mecp2缺失的小鼠小脑的变化log2倍(log2FC)为−3.88，FDR校正的p值[假发现率(FDR)]为5.38E-27。在血液中，Mecp2显示log2FC为−2.50，FDR为4.07E-06。已知在RTT中下调的Bdnf，在小脑中log2FC为−1.25,FDR为1.05E-04，而在血液中未检测到。总之，通过对Mecp2敲除小鼠与WT小鼠的比较，揭示了血液和大脑中该基因表达的高度相关性。

表1 小脑和血液中10个差异表达基因(DEGs)，按p值排序^[5]

以上文章通过ES打靶技术敲除Mecp2基因的Exon3-Exon4，通过与WT比较有症状，能作为RTT研究的疾病模型。赛业生物构建了同类型的基因敲除小鼠，更有C57BL/6-Mecp2^em1Cya活体小鼠已加入『红鼠资源库』，快至两周发货。

图5 Mecp2敲除小鼠打靶方案示意图

针对RTT患者的治疗，目前仍缺乏有效的治疗手段，治疗方案主要是以缓解临床症状为主。通过厘清Mecp2基因与RTT之间的关系，为今后该疾病的治疗和药物筛选提供理论依据和方向，为其内在关联提供新的研究思路。

赛业“红鼠资源库”可以为您提供包括Mecp2、Gprin1、Prr14在内的多系列的完全性敲除小鼠和条件性敲除小鼠模型。强大的数据库给您更便捷的体验，研究人员能够在线查询、设计和优化基因编辑方案并比较研究数据和成果，并咨询订购。

“红鼠资源库”涵盖三大资源：

多品类KO/CKO鼠资源库

海量突变位点小鼠数据库

microRNA敲除小鼠数据库

如有需要，欢迎拨打400-680-8038或后台留言或扫码联系我们咨询订购~现货先发，更支持定制！