靶向Htt1a转录本:缓解亨廷顿病分子病理的新策略

时间:2026年3月20日
来源:Science Translational Medicine

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为开发更有效的亨廷顿病治疗策略,研究人员比较了靶向全长Htt与选择性靶向毒性更强的剪接变体Htt1a转录本的疗效。研究发现,在zQ175小鼠模型中,虽然降低Htt1a的药物效力较弱,但在延缓HTT蛋白聚集和转录失调等核心分子表型方面效果更优。这提示靶向HTT1a是更具前景的治疗方向。

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亨廷顿病(Huntington's disease, HD)是一种令人绝望的遗传性神经退行性疾病,患者会逐渐出现运动失调、精神异常和认知衰退。其根源在于亨廷顿蛋白(huntingtin, HTT)基因外显子1中的一段CAG重复序列异常扩增。这段“重复密码”的扩增不仅会产生带有超长多聚谷氨酰胺(polyQ)链的毒性突变蛋白,其自身还会在人的一生中,于特定神经元内像“雪球”一样不断变长,这一过程称为体细胞CAG重复扩增,是驱动疾病发生和进展的关键动力。随着CAG重复序列越来越长,HTT基因的前体信使RNA(pre-mRNA)还会发生一种特殊的“错误加工”,产生一个名为HTT1a的短转录本,其编码的HTT1a蛋白被证明具有极强的聚集倾向和致病性。因此,科学家们认为,降低HTT转录本水平是治疗HD的核心策略之一。然而,一个关键问题悬而未决:应该降低哪一个转录本?是同时靶向全长HTTHTT1a,还是仅仅靶向全长HTT?此前一项靶向全长HTT的反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide, ASO)疗法的三期临床试验未能显示益处,这促使研究人员重新审视治疗靶点的选择。
在此背景下,由Papadopoulou等人开展的研究发表于《科学·转化医学》(Science Translational Medicine),旨在直接比较在HD小鼠模型中,选择性降低毒性Htt1a转录本与降低全长Htt转录本,哪种策略对缓解疾病核心分子病理更为有效。他们的研究发现,尽管降低全长Htt的药物效力更强,但选择性降低Htt1a在延缓突变蛋白(HTT)聚集和纠正基因转录失调方面表现出更优的效果。这项研究为亨廷顿病的治疗开发指明了新的方向:针对致病性更强的HTT1a转录本进行干预,可能比泛泛地降低所有HTT转录本更具治疗前景。
为开展此项研究,作者运用了多项关键技术:首先,他们设计并筛选了能够特异性靶向小鼠Htt1a转录本的小干扰RNA(siRNA);其次,使用了经过充分表征的zQ175基因敲入小鼠作为疾病模型,并设计了包含早期干预、双重干预和晚期干预的多个治疗队列;再者,通过脑室注射给药,并利用QuantiGene多通路检测和均相时间分辨荧光(homogeneous time-resolved fluorescence, HTRF)等技术,精准定量不同脑区中Htt/Htt1a转录本和蛋白的水平变化;最后,结合免疫组织化学、RNA测序(RNA-seq)等高通量技术,系统评估了治疗对HTT蛋白聚集和全基因组转录谱的影响。
研究结果
识别靶向小鼠Htt内含子1的siRNAs
研究人员设计并筛选了24个靶向小鼠Htt基因内含子1(第一个隐性polyA位点之前)的siRNA。通过荧光素酶报告基因系统在HeLa细胞和小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts, MEFs)中进行初筛和验证,最终鉴定出编号为634和486的siRNA能有效且选择性地降低Htt1a转录本,而对全长Htt影响甚微。同时,他们使用了一个已知可高效降低全长Htt的siRNA(10150)作为对照。
10150 siRNA和643/486 siRNAs在体内对其靶标具有特异性
将10150和634/486 siRNA进行二价修饰以增强其在中枢神经系统的效力和持久性后,通过脑室注射给野生型和zQ175小鼠。注射后一个月的数据显示,10150能特异性且显著降低海马、纹状体等脑区的全长HTT蛋白,而不影响Htt1amRNA;相反,634/486组合能特异性降低HTT1a蛋白,对全长HTT无影响。研究还观察到一个有趣现象:降低全长HTT后,HTTRF检测显示HTT1a蛋白似乎有所增加,但随后的免疫沉淀- Western blot实验在变性条件下并未证实此增加,其机制尚不明确。
评估靶向HttHtt1a疗效的干预性试验
研究设计了严谨的干预试验,在zQ175小鼠2月龄(症状出现前)或6月龄(症状已确立)时开始治疗,并设立早期(EARLY)、双重(DOUBLE)和晚期(LATE)治疗队列,以比较10150(靶向全长Htt)和634/486组合(靶向Htt1a)的长期效果。
Htt1a的持续降低在海马区最为显著
治疗后4个月的评估显示,两种siRNA的效力在海马区最为显著和持久。10150能持续降低全长HTT蛋白,而634/486组合能在双重和晚期治疗队列中持续降低HTT1a蛋白,但在纹状体和皮层,其效果的持久性较弱。
靶向Htt1a延迟了海马区的核内HTT聚集
海马区的免疫组织化学分析显示,HTT聚集是该模型最早出现的病理表型之一。尽管10150在降低全长HTT方面效力更强,但634/486在延缓海马CA1、CA3和齿状回神经元核内的弥漫性HTT聚集和核内包涵体形成方面效果更为突出。两种治疗对CA3区和海马门区的神经毡(细胞外)聚集均有减少作用。定量分析证实,在延缓海马区整体HTT聚集方面,靶向Htt1a的效果优于靶向全长Htt
靶向Htt1a比靶向Htt更能延迟海马区的转录失调
RNA测序分析显示,转录失调是核内HTT聚集的后果。在2月龄开始治疗(早期和双重队列)能部分恢复zQ175小鼠海马区的异常转录组,且634/486(靶向Htt1a)的效果比10150更显著。然而,在6月龄开始治疗(晚期队列)则效果甚微,甚至可能加剧部分基因的失调。
降低全长HTT对纹状体的HTT聚集或转录失调无影响
在纹状体,10150治疗能持续降低约30%-60%的全长HTT蛋白,但这对纹状体的HTT聚集(无论是组织切片观察还是HTRF定量)均无改善作用。对纹状体转录组的分析也显示,10150治疗仅使6%的失调基因表达向野生型水平回调,效果微弱。这与历史上使用Lac阻遏子系统在Q140小鼠中同时降低突变HttHtt1a表达(约50%),能显著逆转大部分纹状体转录失调的结果形成对比,暗示同时降低Htt1a可能是产生益处的关键。
研究结论与意义
本研究通过头对头比较,在zQ175亨廷顿病小鼠模型中证实,尽管选择性降低Htt1a转录本的siRNA在药效上不如降低全长Htt的siRNA强,但在延缓疾病的两个核心分子病理特征——HTT蛋白聚集和转录组失调——方面却更为有效。尤其是在海马区,靶向Htt1a能几乎完全阻止神经元核内弥漫性聚集和包涵体的形成,并对神经毡聚集也有显著抑制作用。相比之下,仅降低全长HTT对某些脑区(如纹状体)的病理改善有限。
这些发现具有重要的理论和临床意义。首先,它深化了人们对HD致病机制的理解,强调了毒性剪接变体HTT1a在疾病早期病理,特别是蛋白聚集启动中的关键作用。随着CAG重复的体细胞扩增,HTT1a产生增加,其编码的蛋白可能成为聚集过程的主要“ nucleation”(成核)种子。其次,研究结果为当前HD的基因沉默治疗策略提供了关键的决策依据。此前靶向全长HTT的临床试验未达预期,而本研究数据不支持仅靶向全长HTT的策略。相反,它强烈支持那些能够同时降低HTTHTT1a的治疗方法(如某些 miRNA、锌指蛋白或反义寡核苷酸),或未来开发特异性靶向人源HTT1a的新型药物。最后,研究再次提示早期干预的重要性,在蛋白聚集等病理显著确立后再进行治疗,效果将大打折扣。
总之,这项研究指明了一条更具靶向性的亨廷顿病治疗新路径:将火力对准那个更具“毒性”、与疾病驱动因素关联更直接的“坏分子”——HTT1a,或许能为攻克这一顽疾带来新的曙光。

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