反义寡核苷酸提高SLC20A2表达并抑制人源化小鼠脑钙化

　　

       

图 脑钙化症致病基因SLC20A2的可变剪接机制以及ASO疗法的干预原理示意图

　　在国家自然科学基金项目（批准号：82025012、U1905210、82201563）等资助下，福建医科大学陈万金教授团队联合中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心熊志奇研究员与临港实验室程学文副研究员在脑钙化症治疗研究方面取得进展。研究成果以“反义寡核苷酸提高SLC20A2表达并抑制人源化小鼠脑钙化（Antisense oligonucleotides enhance SLC20A2 expression and suppress brain calcification in a humanized mouse model）”为题，于2024年8月8日发表在《神经元》（Neuron）杂志上，论文链接：https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(24)00535-X。

　　脑钙化是一种成人大脑的普遍现象，在65岁以上老年人群发生率高达20%。脑钙化症是一种以基底节、小脑等脑区出现双侧对称性钙化灶沉积为特征的疾病，颅脑CT为主要检查手段，病理性的脑钙化症可能出现严重神经与精神症状，如运动障碍、言语不清、痴呆、头痛、头晕和抑郁等。其中原发性家族性脑钙化症（Primary familial brain calcification, PFBC）呈高度家族性遗传，通常在40至60岁之间发病。编码一种钠磷共转运体——III型钠磷转运蛋白2（Type-III sodium-dependent phosphate transporter 2，PiT2）的钠依赖性磷酸盐转运蛋白2（Sodium-dependent phosphate transporter 2，SLC20A2）基因杂合突变是脑钙化症的重要致病原因，其导致PiT2表达单倍体剂量不足，患者脑脊液无机磷水平显著上调和脑钙化发生。研究团队致力于脑钙化症的遗传病因和致病机制探索，于2018年鉴定出脑钙化症第一个隐性遗传致病基因肌细胞生成调节糖苷酶（Myogenesis regulating glycosidase，MYORG），发现MYORG特异表达于星形胶质细胞，揭示星形胶质细胞调控脑内磷酸根离子稳态和脑钙化发生发展的机制。但目前临床仍然缺乏干预脑钙化进展的手段。

　　研究团队采用全基因组测序从778个脑钙化症患者中发现6个PFBC家系携带SLC20A2基因的内含子突变，揭示SLC20A2基因内含子区域存在隐蔽外显子序列，其中包含提前终止密码子；基于上述发现构建整合人源化突变内含子序列的PFBC模型小鼠，模拟了PFBC患者的病理表型。进一步，团队筛选了靶向SLC20A2隐蔽外显子序列的反义寡核苷酸（Antisense oligonucleotides，ASO）药物，其干预SLC20A2杂合突变患者来源的人成纤维细胞可以显著上调SLC20A2的mRNA和蛋白表达；给予人源化小鼠模型脑室内ASO一次用药，可以实现持续4个月以上的SLC20A2转录本和蛋白表达修复。同时发现ASO可以降低PFBC小鼠的脑脊液无机磷水平，显著抑制脑钙化的发生与进展，并改善脑钙化周围的神经退行和神经炎症（图）。

　　该研究揭示了PFBC主要致病基因SLC20A2的新型可变剪接调节机制，并研发了反义寡聚核苷酸疗法，这一成果为脑钙化症干预疗法的临床应用提供了理论支持。