阻断毒性片段：新的小鼠研究强调了 HTT1a 在亨廷顿舞蹈症中的重要性

一项在亨廷顿舞蹈症 (HD) 小鼠模型中使用精确基因编辑的新研究提供证据表明，亨廷顿 (HTT) 蛋白的一个名为 HTT1a 的小片段是 HD 的核心驱动因素。通过降低 HTT1a 水平，研究人员延迟了蛋白质聚集等 HD 体征，恢复了基因开关状态，并使 HD 模型小鼠的生物标志物恢复正常。揭示驱动疾病的最具毒性的 HTT 形式，可能对我们设计降低 HTT 的药物产生重要影响。

快速回顾：CAG 重复和 HTT1a

每个 HD 患者的 HTT 基因遗传密码都发生了改变。一段重复的 C-A-G DNA 字母扩增到了过多的重复次数。如果寿命足够长，HTT 基因中含有 40 个或更多 CAG 重复的人就会发病，而且较长的重复通常与较早的发病时间相关。

HTT 基因中扩增的 CAG 重复会导致根据这些遗传指令制造的 HTT 蛋白发生相应的扩增。但 CAG 重复不仅改变了蛋白质序列，它还影响了 DNA 和蛋白质之间的中间体——信使 RNA 的加工方式。

遗传配方的副本

信使 RNA 是一种遗传信息分子。它是作为特定基因编码 DNA 序列的忠实副本而制造的，然后被用于制造该序列编码的蛋白质。这有点像从书上复印一份食谱，这样你就可以按照食谱做菜，而不必在原书之间来回翻看。

当 CAG 重复扩增时，HTT 信使 RNA 中一个隐藏的信号会被激活。这个信号被称为“隐蔽 polyA”，它告诉细胞机制过早停止制造 HTT 蛋白。这意味着细胞不再制造全长的 HTT 蛋白，而是制造一个名为 HTT1a 的小片段。

HTT1a：一种具有毒性的 HTT 片段蛋白

HTT1a 片段蛋白包含由 CAG 重复编码的扩增区域，看起来像许多相同的氨基酸谷氨酰胺在不断重复。该片段极易发生 聚集（一个称为聚集的过程），并且在许多 HD 动物和细胞模型中已被证明具有毒性。

重要的是，CAG 重复越长，产生的 HTT1a 片段蛋白就越多。由于 HD 患者体内某些细胞的 CAG 重复会变长（这一过程称为体细胞扩增），HTT1a 被认为是疾病进展的关键步骤。

为了更好地理解这一点，本研究的研究人员想知道，HTT1a 生成量的增加是否可能是连接体细胞扩增与神经细胞损伤的驱动因素。

聪明的遗传策略：删除导致片段生成的信号

为了直接测试这一点，团队使用了一种 HTT 基因中含有近 200 个 CAG 重复的 HD 小鼠模型。这比人类通常看到的重复次数要高得多，但这加快了小鼠症状出现的时间，让研究人员能更快地获得实验答案。由于 HD 模型系统的特殊性，这些小鼠实际上被称为 HdhQ150 小鼠。

利用被称为“基因剪刀”的 CRISPR 工具，他们删除了 HTT 基因中包含产生 HTT1a 片段信号的一部分。即使 CAG 数量足以触发细胞产生毒性片段，这也能防止在这些小鼠中产生毒性 HTT1a 片段。这种新型 HD 小鼠模型被命名为 HdhQ150ΔI 小鼠，其中 Δ (delta) 代表被移除的遗传结构域。

他们还使用了 CAG 重复次数不会导致 HD 的小鼠来代表没有 HD 的普通人群。对于这些小鼠，他们也切除了产生 HTT1a 的信号，以便对照基因编辑可能产生的与 CAG 数量无关的影响。这意味着他们将知道所看到的结果是因为 CRISPR 编辑本身，还是真正因为没有产生 HTT1a。

这些小鼠体内的 HTT1a 水平发生了什么变化？

正如预期的那样，HdhQ150ΔI 小鼠的 HTT1a 水平下降了。这些小鼠体内的 HTT1a RNA 信息分子完全消失，蛋白质水平降低，但仍可检测到。

但为什么仍能发现一些 HTT1a 呢？研究人员认为，这种缺失可能导致遗传机制以不同的方式“通读”基因，从而仍会产生极少量的 HTT1a 蛋白。

重要的是，未扩增（正常）和扩增（HD 形式）的全长 HTT 水平都没有改变。这对于后续实验非常重要，这样团队就可以弄清楚哪些影响是专门由于 HTT1a 减少引起的，而不是总 HTT 水平引起的。

聚集现象显著延迟

这项研究的一个显著结果是，与 HdhQ150 小鼠相比，HdhQ150ΔI 小鼠大脑中发现毒性 HTT 团块（或聚集体）的时间要晚得多。

在模拟 HD 的标准 HdhQ150 小鼠中，6 个月大的小鼠大脑不同区域就发现了聚集体，并随着小鼠年龄的增长而继续增加。你可能会想，“哇！6 个月真的很年轻！”你是对的。这些小鼠中 HD 疾病特征的快速时间线是由极高的 CAG 重复次数引起的，这是有意为之，以便更快获得结果。

然而，在不产生毒性 HTT1a 片段的 HdhQ150ΔI 小鼠中，这些团块延迟了几个月出现，在某些大脑部位，直到小鼠年龄很大时才明显。这些团块仍然含有 HTT1a，这强化了该 HTT 片段对于启动这些团块形成至关重要的观点。

对基因表达的影响

接下来，研究人员观察了这些不同小鼠模型中哪些基因被开启和关闭。这是一个有据可查的变化，发生在不同 HD 模型的早期阶段，具有特定的基因开关变化特征。

在 HdhQ150 HD 小鼠中，研究人员发现，在 6 个月大时，纹状体（受 HD 影响最深的大脑深层区域）有 1,200 多个基因开关发生了改变。到 12 个月时，这一数字达到了 2,800 多个基因。

在 HTT1a 较少的小鼠中，其中一些基因开关得到了恢复，6 个月时改善了 25%，12 个月时改善了 40%。当他们观察大脑的另一个部分——海马体时，也看到了部分改善。

有趣的是，即使是 HdhQ150ΔI 小鼠中较低的残留 HTT1a 水平，也足以开始修复这一 HD 特征。

生物标志物：显著的效果

也许这项研究中最令人兴奋的结果来自研究人员在血浆和沐浴大脑的脊髓液（也称为 CSF）中观察到的生物标志物水平。团队测量了 NfL（一种大脑健康的通用生物标志物），以及 BRP39（与炎症相对应的、人类生物标志物 YKL-40 的小鼠等效物）。

在 HdhQ150 HD 小鼠中，到 12 个月时，脑脊液中的两种生物标志物都有所增加，表明这些小鼠的神经系统出现了病变。然而，在 HdhQ150ΔI 小鼠中，12 个月和 17 个月时脑脊液中的 NfL 和 BRP39 仍保持在普通非 HD 小鼠的水平，血浆中的水平也有所降低。

有趣的是，尽管基因开关特征变化仅得到部分恢复，但脑脊液生物标志物仍恢复到了正常水平。由于 NfL 和 YKL-40 可用于人类临床试验以评估大脑健康，这一发现表明降低 HTT1a 可能会显著改变 HD 生物学。

串联线索：体细胞扩增 → HTT1a → 聚集

体细胞 CAG 扩增现在被许多 HD 研究人员视为 HD 的驱动因素。随着受 HD 影响最严重的神经元中 CAG 重复的扩增，HTT1a 水平将会上升。本研究中的科学家提出了一个模型：

1. 体细胞扩增增加了 CAG 重复和 HTT1a 的产生。
2. HTT1a 的增加导致这些细胞中出现更多毒性团块。
3. 团块驱动基因开关发生更多变化。
4. 这随后导致细胞病变，引起生物标志物水平的变化。

他们提出，可以通过降低 HTT1a 水平来中断这一过程，从而减缓或停止这一进程。

这对疗法意味着什么？

几种降低 HTT 的方法正在开发或临床测试中。许多方法仅降低全长形式的 HTT。这些包括来自罗氏 (Roche) 的反义寡核苷酸 (ASO) tominersen，以及分别来自诺华 (Novartis) 和 SkyHawk 的小分子剪接调节剂 votoplam 和 SKY-0515。

其他方法针对外显子 1，因此可以降低全长 HTT 和 HTT1a 的水平，包括来自 uniQure 的基因疗法 AMT-130 和来自 Alnylam Pharmaceuticals 的 siRNA ALN-HTT02。

这项研究表明，仅降低全长形式的 HTT 可能没那么有益，降低 HTT1a 可能也很重要。由于正常的 HTT 蛋白在细胞中具有重要功能，专门针对 HTT1a 的策略可能是一种更安全、更有效的方法。

重要注意事项

尽管如此，这项研究仍有一些重要的局限性需要注意。所有这些数据都来自模拟 HD 且具有极长 CAG 重复（约 195 个）的小鼠。小鼠是科学家探索此类想法的绝佳模型，但它们的寿命远不及人类，而且大多数 HD 患者平均只有约 42 个 CAG 重复，远低于该模型系统。

尽管如此，这项研究的数据肯定会为其他团队的后续研究提供新思路。请继续关注 HDBuzz，了解该领域的更多研究。

摘要

• 研究人员制造了一种 HD 小鼠模型，该模型产生的 HTT1a 片段较少，而 HTT1a 被认为在 HD 中具有毒性。
• 通过降低 HTT1a 信息水平，研究人员观察到由 HTT1a 形成的毒性蛋白团块的形成有所延迟。
• 在这些特殊的 HTT1a 缺陷小鼠中，基因的开启或关闭情况更接近于没有 HD 基因的小鼠，许多关键生物标志物也恢复到了接近正常的水平。
• 这些发现提供的证据表明，HTT1a 不仅仅是 HD 扩增的副产品，更是 HD 生物学的驱动因素。