過表達能改善斑馬魚DMD模型受影響的身體肌肉并延長壽命！

近年來，肌肉萎縮癥受到越來越多的關注。一種特殊的基因可能在新的治療方法中發揮關鍵作用，防止身體肌肉在嚴重的肌肉疾病、肌肉萎縮癥中分解。瑞典 Um大學的一項新研究表明了這一點。在肌肉萎縮癥期間，當身體的其他肌肉被破壞時，這種基因表達的蛋白質可以自然地防止眼睛周圍的肌肉受到影響。在這項新研究中，讓該基因在杜氏肌營養不良斑馬魚模型的所有肌肉中都表達，斑馬魚全身的肌營養不良蛋白得到了緩解，存活時間更長。

“你可以說，眼肌的功能既可以讓你開闊眼界，了解疾病，也可以為全身治療打開一扇門。”

背景

肌肉萎縮癥是一組影響肌肉組織的先天性遺傳疾病，可由40多種基因突變引起，具有相似的特征，包括導致肌肉無力的肌纖維斷裂、行動能力喪失以及主要由呼吸衰竭引起的過早死亡。盡管肌肉萎縮癥影響全球1:4-5000新生兒，經常導致嚴重殘疾和大大縮短預期壽命，帶來明顯的痛苦，但目前尚無有效的治療方法，治療方案也很少。因此，需要新的有效治療方案，以延長和改善患有這些有害疾病的患者的生活質量。

肌營養不良最常見的形式是杜氏肌營養不良(DMD)。在DMD中，巨蛋白Dystrophin丟失或被截短。Dystrophin是Dystrophin-糖蛋白復合物(DGC)的重要成員。DGC通過細胞膜將細胞外基質與肌原纖維內細胞骨架中的f -肌動蛋白連接起來，這是肌纖維完整性的基礎。DGC參與肌纖維的多種功能，如肌膜的力傳遞，但也作為信號中樞，是肌纖維完整性的關鍵因素。

早前已經發現，控制眼球運動的肌肉不受肌肉萎縮癥的影響，即使在其他嚴重的疾病過程中也是如此。盡管有相同的基因缺陷，但患有肌肉萎縮癥的人身體的肌肉萎縮，而眼睛的肌肉仍然具有抵抗力。眼外肌與其他橫紋肌具有相同的屬性，但它們在基因表達和蛋白質含量以及神經肌肉和肌腱連接組成有所不同。然而，眼外肌的這種保護性是由于什么原因尚不清楚。

重要發現

Ume?大學的一項研究揭示了這一現象。事實證明，一個特定的基因起著關鍵作用。這種名為fhl2b的基因一生都在眼部肌肉中表達，但在身體的其他肌肉中不表達。通過轉錄組分析，研究人員證明了斑馬魚眼外肌和軀干肌肉對肌肉營養不良反應的基因表達的重要差異，發現蛋白Fhl2在肌肉萎縮模型——敲除desmin、plectin和obscurin(細胞骨架蛋白，敲除這些蛋白可導致不同的肌肉營養不良)后——顯著增加，并有助于眼外肌對疾病抵抗。此外，他們發現在肌肉中過表達fhl2b可以部分挽救斑馬魚杜氏肌營養不良模型sapje的肌肉表型，使之變得更加強壯，顯著提高其存活率。因此，Fhl2是一種保護因子，是治療肌營養不良癥的候選靶基因。

“在我們找到新的治療方法之前還有很長的路要走。但研究結果意味著我們有一個明確的軌道，可以進一步研究如何使用特定的基因和蛋白質來減緩這種痛苦的疾病進展，”Ume?大學副教授、該研究的研究員Jonas von Hofsten說。在這項研究中，研究人員使用了轉基因斑馬魚來研究肌肉萎縮癥如何影響眼部肌肉，通過使用獲得諾貝爾獎的CRISPR/Cas9基因編輯，在斑馬魚身上創建了新的遺傳疾病模型。

部分研究細節

1. 最常用的斑馬魚DMD模型是sapje系。斑馬魚的Dystrophin基因外顯子攜帶A-to-T 翻轉，導致過早出現終止密碼子。斑馬魚體內缺乏Dystrophin會導致軀干肌纖維從肌隔脫落，收縮裝置失效，最終導致多達50%的斑馬魚幼體在受精后5天內過早死亡(dpf)。因此，斑馬魚受到Dystrophin缺乏的嚴重影響，基本上能模擬人類的DMD狀況，為實驗治療研究提供了良好的模型。另外，斑馬魚眼外肌是研究細胞骨架以及肌纖維和神經肌肉連接處細胞結構的良好模型。

2. Desmin是骨骼肌纖維中最豐富的細胞骨架蛋白，除了與DGC相互作用外，Desmin還被認為參與基因調控，并作為一種機械傳感器，利用機械拉伸觸發細胞內信號傳遞。此外，去絲蛋白將肌核和線粒體錨定在肌膜和肌原纖維上。盡管在肌纖維中有重要作用，但對Des敲除小鼠的研究表明，眼外肌相對不受影響。作者用Desmin突變動物模型，研究Desmin缺失（長時間營養不良）背景下的眼外肌轉錄組，以尋找眼外肌對肌肉營養不良的先天抵抗力的信息，并嘗試以此拯救其他營養不良的骨骼肌。

3. 為了研究非致命性肌營養不良癥背景下的眼外肌，作者構建了desma +/- ;desmb +/-斑馬魚，其兩個基因的外顯子 1 中均具有提前終止密碼子。結果表明Desmin有助于肌纖維的完整性，并且是維持胚胎斑馬魚軀干中肌肉組織的正常功能所必需的。但在這個模型中保留了眼外肌的完整性。盡管缺乏Desmin，眼外肌 肌纖維成分仍保持不變，而軀干肌肉受到顯著影響并顯示出明顯的肌營養不良跡象。

對其轉錄組分析表明，fhl2b上調是眼外肌對肌營養不良癥的反應，并且隨著疾病進展而在突變斑馬眼外肌中增加。健康成年人和小鼠的眼外肌也被發現含有 FHL2 陽性肌纖維，經蛋白質印跡證實，表明 Fhl2 在不同物種的 EOM 中具有保守的作用。fhl2敲除導致 眼外肌肌纖維肥大。結果表明需要 Fhl2 來維持desmin敲除背景下 眼外肌 中的肌纖維穩態，因此可以被視為眼外肌的保護基因。

fhl2b的肌肉特異性過表達顯著提高杜氏肌營養不良斑馬魚模型的存活率和肌纖維完整性。肌肉特異性過表達fhl2b可改善杜氏肌營養不良模型的運動功能并顯著延長壽命。fhl2b的肌肉特異性過表達還可加速巨噬細胞活性和肌肉再生。

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