亨廷顿舞蹈症的致病机理及人源HTT基因敲入模型的介绍

今天（5月15日）是国际亨廷顿舞蹈症关爱日。作为一种“被诅咒的舞蹈”，亨廷顿疾病给患者和他们的家庭带来了极大的困扰——不可自控地挥动手脚，而后就好像为此花光所有力气，连说话、行动、思考和吞咽的能力也失去了。

流行病学研究发现，全世界的亨廷顿舞蹈症患病率为2.7/100000，中国大概有3-4万的患病群体。一般患者在中年发病，病情大约会持续发展10年到20年，并最终导致患者死亡。
 

亨廷顿舞蹈症的致病机理

亨廷顿（Huntingtin, HTT）是一种与亨廷顿舞蹈症（Huntington's disease, HD）相关的疾病基因，HTT基因在包括中枢神经系统在内的全身各组织器官中广泛表达，是机体正常发育所必需的。HTT基因编码区5’端附近含有一段多态性的三核苷酸（胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤，CAG）重复序列，在翻译过程中形成聚谷氨酰胺（polyQ）。

亨廷顿舞蹈症是一种以纹状体神经元丢失为特征的神经退行性疾病，是由HTT基因中三核苷酸（CAG）重复序列的错误表达引起的，当CAG重复大于35时会导致polyQ异常扩增，直接导致HTT蛋白片段错误折叠，与大量蛋白质异常互作并积聚在细胞核和神经终末，从而影响神经传导、细胞内蛋白运输和线粒体功能等，最终导致神经功能失调和退化^[1]。目前并没有可以有效预防或治疗亨廷顿舞蹈症的药物或方法，亨廷顿舞蹈症的机制研究和药物及治疗方法开发仍有较大需求^[2]。
 

人源HTT基因敲入模型——FVB-HTT KI(nQ)

通过基因编辑技术，我们将携带多个CAG重复的突变人源HTT基因序列敲入到小鼠体内，构建了FVB-HTT KI(nQ)小鼠模型。据报道，携带该类突变的小鼠表现为亨廷顿舞蹈症的病理特征及功能障碍表型，可用于亨廷顿舞蹈症治疗药物的开发筛选及安全性评价^[3]。基因和蛋白表达的检测数据显示该模型可成功表达突变的人源HTT基因和蛋白。

(1)人源HTT基因的表达检测

图1 FVB野生型小鼠（WT）和FVB-HTT KI(nQ)小鼠不同组织中人源HTT基因的表达检测

利用人源HTT基因特异性引物，通过qPCR检测野生型小鼠和FVB-HTT KI(nQ)小鼠不同组织中人源HTT基因的表达，结果显示在FVB-HTT KI(nQ)小鼠的大脑、肾脏、眼球和心脏中均存在人源HTT基因的表达。

(2)人源HTT蛋白的表达检测

图2 FVB野生型小鼠（WT）和FVB-HTT KI(nQ)小鼠不同组织中人源HTT蛋白的表达检测

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参考文献：
[1]Walker FO. Huntington's disease. Lancet. 2007 Jan 20;369(9557):218-28.
[2]McColgan P, Tabrizi SJ. Huntington's disease: a clinical review. Eur J Neurol. 2018 Jan;25(1):24-34. 
[3]Crook ZR, Housman D. Huntington's disease: can mice lead the way to treatment? Neuron. 2011 Feb 10;69(3):423-35.