樊东升/高召兵/贾怡昌研究团队在Cell Research发表肌萎缩侧索硬化致病研究的最新成果

　　

近日，北京大学第三医院神经内科樊东升教授、中科院药物所高召兵教授、清华大学医学院贾怡昌教授联合研究团队，在国际高水平期刊、Nature杂志子刊Cell Research在线发表封面（2023第七期）文章，题目为《内质网阴离子通道维持的离子稳态破坏导致肌萎缩侧索硬化病理改变》（“Disruption of ER ion homeostasis maintained by an ER anion channel CLCC1 contributes to ALS-like pathologies”）的研究成果。

论文截图

研究团队在中国肌萎缩侧索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）队列中发现了CLCC1基因的相关性及致病罕见突变。通过单通道电生理、钙成像、突变敲入小鼠的病理学检测等一系列实验，研究证实CLCC1致病突变的功能及致病机制，并提示CLCC1可能是一个新的ALS致病基因。本研究首次探索了CLCC1在内质网相关功能的异常机制，以及为ALS治疗提供了新的机制，作为研究亮点（Research Highlight），本研究成果被重点推荐，体现了重要的科研价值。

研究成果得到Cell Research当期的Research Highlight推荐

ALS是一种主要累及大脑皮层、脑干和脊髓运动神经元的快速进行性致死性神经系统变性疾病。ALS的年发病率约为1.89/10万，患病率为5.2/10万，发病年龄多为60岁左右，男女比例约为1.5:1。60%以上的患者在出现症状后3—5年内出现呼吸肌麻痹直至呼吸衰竭死亡。约有10％的ALS病例都属于家族性ALS（familial ALS，fALS），其余为散发性病例（sporadic ALS，sALS）。

尽管迄今为止已经发现约50种基因与ALS发病相关，ALS发生发展的机制尚不完全清楚，而神经炎症机制同ALS之间的联系越发明确，并带来了可能有效的治疗方式。

近年来，高通量、跨全基因组DNA测序、甲基化、表达芯片数据的产生和生物信息学、遗传统计学方法的革新（如基因变量负担分析等关联分析法）也极大地推动ALS的研究。这对揭示ALS病理过程中的精确分子机制、设计合理的治疗药物、提高治疗水平以及判断预后，产生了重要影响。

研究团队在中国ALS队列中发现了CLCC1与ALS的相关性，并且发现了相关罕见突变（包括CLCC1.p.W267R、p. K298A和p.S263R）。其中，S263R突变在两个没有亲缘关系的病人中被发现。值得一提的是，W267和S263相对保守，存在于同一个alpha螺旋，都突变为赖氨酸，提示ALS的W267R和S263R突变对CLCC1功能的影响可能是相似的。

通过单通道电生理、钙成像、突变敲入小鼠的病理学检测等一系列实验，证实S263R和W267R为功能缺失的突变。低剂量腹腔注射衣霉素（Tunicamycin，一种诱导内质网应激药物）能在CLCC1突变敲入小鼠的脑中引起神经元的内质网胁迫，而同样浓度的衣霉素不能在正常小鼠脑内引发内质网胁迫，表明CLCC1的ALS突变可能通过削弱病人应对胁迫的能力而致病。

在K298A、S263R和W267R三个突变敲入小鼠品系中，突变的CLCC1蛋白会发生泛素化依赖的降解，提示ALS突变的CLCC1不能有效组装到CLCC1通道多聚体中而降解。

在脊髓ChAT+运动神经元中条件性敲除CLCC1，引起运动神经元大量死亡，运动神经元内质网胁迫，和ALS特征性病理，包括TDP-43蛋白出核和TDP-43泛素化聚集。

以上结果首次将CLCC1的突变与ALS联系起来，并提示CLCC1可能是一个新的ALS致病基因。

该研究首次证实了CLCC1是内质网定位的氯离子通道的孔道形成组分；CLCC1可能是业内长期寻找的内质网阴离子通道成分，通过2Ca²⁺+Cl^-=3K⁺的方式平衡钙释放所造成的电势和渗透压的变化；通过与临床医生的合作，首次提出CLCC1是一个新的ALS致病基因，并通过研究CLCC1的功能缺失提出ALS致病的新机制。

内质网定位的阴离子通道CLCC1/ERAC1调节内质网离子稳态

清华大学生命科学学院/生命科学联合中心毕业生郭亮博士，中科院上海药物所毛琼蕾博士，北京大学第三医院何及副主任医师是论文的并列第一作者，樊东升、高召兵、贾怡昌是并列通讯作者。

团队合影

作者介绍：

共同第一作者

何及，北医三院神经内科副主任医师、副教授、硕士生导师，主要研究方向：脑血管疾病、神经系统变性病

并列通讯作者

樊东升，北医三院神经内科主任、教授、研究员、博士生导师，主要研究方向：神经系统变性病