综述:剪接与否:神经系统疾病中的假外显子及干预机会

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Opinion in Genetics & Development 3.7

编辑推荐:

  这篇综述聚焦神经系统疾病中假外显子。阐述了前体 mRNA 剪接、剪接基序突变与疾病的关系,分析假外显子的致病机制,介绍针对其的反义寡核苷酸(ASO)干预策略,探讨了挑战与机遇,为相关研究和治疗提供参考。

  

引言


在人类遗传疾病研究中,寻找致病突变时多关注编码区突变。外显子组分析虽能找到部分突变,但仅能为不到 60% 的患者提供答案。高达 30% 的疾病相关遗传变异影响顺式作用剪接基序,这些突变对剪接的影响因情况而异,还可能产生多种剪接变体,增加了致病性预测的难度。其中,激活假外显子的突变尤其难以预测。携带假外显子的转录本通常保留完整功能编码序列,若能用剪接调节反义寡核苷酸(ASO)将假外显子从成熟转录本中排除,有望生成正常功能的 mRNA,因此精准鉴定假外显子突变可为靶向治疗带来机会。

前体 mRNA 剪接、剪接基序突变与疾病


多数人类基因含有内含子,转录后形成的前体 mRNA 需经过剪接过程,由剪接体去除内含子并连接外显子。可变剪接能产生多种转录本变体,增加基因表达和调控的复杂性。除规范外显子边界外的剪接被称为 “隐蔽” 剪接,它可能是低频未知功能事件、调控机制,也可能是突变的结果。

外显子选择和前体 mRNA 剪接受顺式元件影响,这些元件能被剪接因子识别和结合。突变若改变或创建剪接基序,会影响前体 mRNA 加工和转录本结构,可能产生非规范外显子。根据其产生原因和功能,非规范外显子可分为假外显子、隐蔽外显子和毒外显子等。假外显子通常由内含子深处的单核苷酸变异激活,其激活机制与转录调控机制相关,如毒外显子和递归剪接。递归剪接可逐步去除大内含子,单核苷酸变异若影响递归剪接区域的剪接基序,可能导致序列被选作假外显子。

假外显子与发病机制


假外显子激活难以预测,是一种未被充分报道的疾病机制。这是因为激活假外显子的突变类型多样,且内含子深处的变异常被常规基因组分析遗漏或无法确定其意义。此外,含假外显子的转录本常触发无义介导的 mRNA 衰变(NMD),增加了检测难度。

目前,基因组和转录组联合分析、新型计算工具、患者来源细胞模型等技术的应用,有助于揭示疾病机制。通过分析全基因组配对 DNA - RNA 测序,可发现内含子深处剪接突变热点,并对其致病性进行分类。

假外显子与干预机会


ASO 是设计用于靶向结合 RNA 并调节基因表达的短核酸类似物。虽有潜力克服假外显子突变,但针对神经发育障碍相关假外显子或隐蔽外显子的 ASO 策略较少。

Yamada 等人开发的 ASO 可促进致病性 WDR45 假外显子的跳跃,用于治疗发育迟缓及进行性运动障碍患者。针对 PCCA 丙酸血症患者的突变,也开发出能减少假外显子包含并恢复酶活性的 ASO,且该 ASO 无需跨越血脑屏障(BBB),可通过肝脏给药。

在四氢生物蝶呤缺乏症患者中,发现 PTS 基因的剪接变体,相关 ASO 能排除假外显子并挽救蛋白表达。Shah 等人报道,针对 FMR1 基因中导致脆性 X 综合征的假外显子的 ASO,可抑制剪接并增加 FMRP 水平,揭示了剪接与转录终止信号识别之间的新关系。

Stoke Therapeutics 公司的 STK - 001/Zorevunersen 2′ - MOE ASO 可减少 Dravet 综合征相关毒外显子的自然包含,增加 SCN1A 有效转录本水平,降低癫痫发作频率,且该方法不依赖特定突变。

异常 mRNA 是神经退行性疾病的标志,TARDBP 突变会导致剪接严格性降低,增加隐蔽外显子的包含,引起细胞应激和神经退行性变。针对 STMN2 基因隐蔽外显子的 ASO(QRL - 201)可纠正剪接,目前正在进行 I 期临床试验。此外,针对 UNC13A 基因中与疾病风险相关的隐蔽外显子的 ASO,可挽救 UNC13A 表达并恢复功能。

结论


假外显子作为治疗靶点,为中枢神经系统(CNS)疾病的 RNA 治疗带来机遇与挑战。大脑具有独特的基因表达模式和神经元特异性可变剪接事件,神经元等长寿命细胞对异常基因表达敏感。ASO 可调节目标前体 mRNA,产生正常功能转录本,这是小分子或基因替代疗法难以实现的。

目前已发现一些激活假外显子的反复突变,针对这些突变开发的剪接纠正疗法有望治疗多名患者。如针对 COL6A1 基因和 TIMMDC1 基因相关突变的治疗策略已取得一定成果。

然而,BBB 限制了核酸疗法在 CNS 疾病中的应用,多数 ASO 无法通过 BBB,需采用鞘内注射等方式,但这种方式存在分子分布复杂等问题。此外,CNS 神经元再生能力有限,要求治疗药物毒性极低。同时,ASO 向靶细胞的递送效率低、针对小群体定制 ASO 策略成本高,也阻碍了核酸疗法的广泛应用。不过,学术、非营利组织和特殊利益团体正在开展针对罕见病的 n-of-1 研究,相关监管指南也将推动 ASO 药物在罕见病治疗领域的发展。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号