反义寡核苷酸介导的Igf1选择性多聚腺苷酸化重定向：一种增强肌肉再生蛋白表达的新策略

本研究针对杜氏肌营养不良症(DMD)治疗中胰岛素样生长因子-1(IGF-1)生物利用度低的难题，通过反义寡核苷酸(AON)重定向Igf1基因的替代多聚腺苷酸化(APA)位点选择，成功将远端多聚腺苷酸化位点转向近端/中部位点，显著提升C2C12成肌细胞中IGF-1蛋白表达和AKT磷酸化水平。该研究不仅揭示了运动对野生型小鼠Igf1 3'UTR模式的特异性调控，更为通过非编码区调控增强治疗性蛋白表达提供了新范式。

　　

肌肉萎缩性疾病治疗领域长期面临一个关键挑战：如何有效提升胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的生物活性。这个调控肌肉生长和功能的关键因子，其表达受到3'非翻译区(3'UTR)动态变化的精细调控。在Duchenne型肌营养不良症(DMD)等肌肉疾病中，虽然IGF-1增强策略显示出治疗潜力，但传统方法如重组蛋白给药面临IGF结合蛋白(IGFBPs)中和、组织靶向性差等瓶颈。更棘手的是，Igf1基因通过替代多聚腺苷酸化(APA)产生不同长度的3'UTR异构体——远端位点产生6.7kb长UTR易受miRNA抑制，而近端位点形成的200nt短UTR则更稳定且翻译效率更高。这种天然的调控机制是否可被人工干预？能否通过操控APA位点选择来增强IGF-1表达？这些科学问题激发了Leiden大学医学中心Alper Yavas团队的研究兴趣。

研究人员首先采用纳米孔全长转录组测序技术，分析运动训练后mdx（DMD模型小鼠）和野生型(WT)小鼠肌肉中Igf1 3'UTR异构体的动态变化。随后设计三种2'-O-甲基硫代磷酸酯修饰的反义寡核苷酸(AON)，分别靶向远端多聚腺苷酸化位点的AU富集上游元件(USE)、多聚腺苷酸化信号(SIG)和GU富集下游元件(DSE)，通过体外转染C2C12成肌细胞验证APA重定向效果。结合3'RNA测序、Western blot等技术系统评估了IGF-1表达变化及其下游信号通路的激活情况。

运动训练揭示3'UTR重定向的品系特异性
通过30分钟下坡跑台运动实验发现，野生型小鼠运动后Igf1 APA显著转向近端多聚腺苷酸化位点，而mdx小鼠则维持原有的近端位点优势模式。纳米孔测序显示mdx小鼠基础状态下近端位点使用率已高于野生型，这可能与其持续肌肉再生状态相关。值得注意的是，运动后野生型小鼠肌肉IGF-1蛋白水平呈现先升高后降低的动态变化，提示APA重定向与蛋白表达存在复杂的时间依赖性关联。

AON精准调控APA提升IGF-1产量
体外实验中，靶向多聚腺苷酸化信号区的AON SIG表现最为突出，使远端3'UTR使用率降低60%，总Igf1 mRNA量不变但蛋白表达显著增加。Western blot证实该处理同时增强了AKT磷酸化水平，表明功能性信号通路被激活。有趣的是，组合使用三种AON效果反而弱于单独使用AON SIG，暗示多聚腺苷酸化信号区是调控APA的最关键靶点。

转录组揭示肌肉再生相关通路激活
3'RNA测序分析发现APA重定向引发447个基因差异表达，其中肌节组织相关基因（如Tcap、Myh1/3/4/7等）显著下调，而IGFBP5等调控因子上调。GO分析突出显示了肌细胞发育、钙稳态等通路的富集，这与IGF-1促进肌原细胞增殖、抑制过早分化的功能特性高度吻合。研究还发现内部poly(A)/poly(T)序列会导致3'测序的系统误差，这一技术发现为未来APA研究提供了方法学警示。

这项发表于《Neuromuscular Disorders》的研究具有多重突破意义：首次证实AON可特异性重定向Igf1 APA并增强蛋白表达，为DMD等肌肉疾病提供了不依赖基因编码区修饰的新治疗策略；揭示运动对Igf1 3'UTR调控的品系特异性效应，为理解病理状态下转录后调控机制提供新视角；建立的内含子A/T序列干扰检测方案，为类似研究避免技术假象提供了重要参考。更深远的是，该策略可推广至其他含多聚腺苷酸化位点的治疗靶点，为RNA靶向治疗开辟了崭新维度。正如作者指出，未来需要更多体内实验验证这一策略的生理相关性，并解决不同物种间APA调控差异带来的转化医学挑战。