由意大利帕瓦多大學分子醫(yī)學系Giorgia Maria Ferlazzo等人組成的研究團隊，利用全基因組篩選的方法，成功識別出金屬調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子1（Metal response element binding transcription factor 1 ，Mtf1）是突變亨廷頓蛋白（mutant huntingtin,，mHTT）毒性的抑制分子。研究團隊進一步在體外與體內(nèi)亨廷頓病模型中驗證了Mtf1的作用，能夠有效緩解mHTT引起的損害。
該研究為亨廷頓病的治療提供了新思路。云舟生物為該研究提供了piggyBac轉(zhuǎn)座載體，包括CAG-Mtf1、CAG-Kdm2b、CAG-Kdm5b和CAG-Fbxo34。

亨廷頓病
亨廷頓?。℉untington’s disease，HD）與阿爾茨海默癥、帕金森氏癥、肌萎縮側(cè)索硬化并稱為四大神經(jīng)退行性疾病，亨廷頓病是其中最主要的單基因常染色體顯性遺傳性疾病，臨床表現(xiàn)為舞蹈樣動作、認知障礙、精神失常等癥狀。亨廷頓病患者的平均發(fā)病年齡約為45歲，隨后出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的疾病進展并在發(fā)病后15-20年死亡，目前醫(yī)學上尚無治愈方法，治療以經(jīng)驗性對癥支持治療為主。

亨廷頓病的致病基因IT-15（又稱HTT基因）在患者中存在胞嘧啶-腺嘌呤-鳥嘌呤（CAG）三核苷酸重復(fù)序列異常擴增，造成mHTT蛋白喪失正常功能并獲得毒性作用，進而影響多種細胞功能，最終導(dǎo)致細胞死亡。

因此，減少mHTT蛋白表達，控制、消除mHTT蛋白的毒性作用，是亨廷頓病治療的主要方向和目標。

研究介紹

此次，研究團隊在多能小鼠胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESCs）中篩選鑒定出mHTT蛋白毒性的抑制分子，為治療亨廷頓病提供了新思路，并于今年7月在《自然通訊》（Nature Communications）雜志（影響因子：16.6）發(fā)表了題為“Genome-wide screening in pluripotent cells identifies Mtf1 as a suppressor of mutant huntingtin toxicity”的文章。

研究團隊首先建立了穩(wěn)定表達突變體（128個CAG重復(fù)序列，Q128）和野生型（15個CAG重復(fù)序列，Q15）HTT小鼠ESCs模型，然后通過功能性篩選以及網(wǎng)絡(luò)分析鑒定出Mtf1、Kdm2b、Kdm5b和Fbxo34等與亨廷頓病相關(guān)生物過程高度相關(guān)的潛在抑制基因。

研究團隊隨后通過piggyBac轉(zhuǎn)座載體將候選基因Mtf1、Kdm2b、Kdm5b和Fbxo34分別轉(zhuǎn)入Q128細胞并成功表達（分別命名為Q128_Mtf1、Q128_Kdm2b、Q128_Kdm5b和Q128_Fbxo34細胞），接著選擇會加重mHTT毒性作用的MG132和他莫昔芬作為應(yīng)激源，將4種細胞分別暴露于MG132或他莫昔芬環(huán)境中，觀察到Q128_Mtf1存活細胞數(shù)量在兩種應(yīng)激源中均有顯著優(yōu)勢，證明了Mtf1具備最強mHTT抗性。

Mtf1是一種同時存在于細胞質(zhì)和細胞核中的多能轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，涉及細胞對各種應(yīng)激條件的適應(yīng)。

當金屬（如鎘、鋅或鐵）積累以及缺氧或氧化應(yīng)激積累時，Mtf1會在細胞核中積累，激活啟動子中含有一個或多個金屬反應(yīng)元件（metal responsive elements，MREs）拷貝的基因的轉(zhuǎn)錄，包括金屬的轉(zhuǎn)運體和被稱為金屬硫蛋白的內(nèi)源性金屬清除劑，以及其他參與保護細胞免受氧化應(yīng)激的基因，從而達到減少金屬積累、緩解氧化應(yīng)激的目的。

研究團隊進一步探究Mtf1調(diào)節(jié)亨廷頓病的相關(guān)生物過程，發(fā)現(xiàn)mHTT的存在會導(dǎo)致鎘積累、活性氧生成和細胞死亡增加。內(nèi)源性Mtf1通路并不活躍，但外源Mtf1的表達足以抵消這些影響，這可能是通過直接轉(zhuǎn)錄含MRE的基因來實現(xiàn)的。

此外，研究團隊還在斑馬魚亨廷頓病模型中驗證了Mtf1的表達緩解了由mHTT引起的形態(tài)缺陷和細胞死亡；并嘗試用AAV載體遞送Mtf1到R6/2型亨廷頓病小鼠模型中，觀察到小鼠的運動缺陷獲得明顯改善。

最后，研究團隊嘗試在人類體外亨廷頓病模型中測試Mtf1的有效性，發(fā)現(xiàn)在人類神經(jīng)前體細胞中，Mtf1能夠緩解由mHTT引起的細胞死亡和氧化應(yīng)激。

總體來看，Mtf1抑制了mHTT在體外和兩種體內(nèi)亨廷頓病模型中引起的損害，表明Mtf1可能是治療亨廷頓病的潛在策略。

云舟生物為帕瓦多大學研究團隊提供助力

云舟生物為意大利帕瓦多大學分子醫(yī)學系Giorgia Maria Ferlazzo等人的研究團隊提供了piggyBac轉(zhuǎn)座載體（CAG-Mtf1、CAG-Kdm2b、CAG-Kdm5b和CAG-Fbxo34），助力研究團隊鑒定出Mtf1是mHTT蛋白毒性的抑制分子，為治療亨廷頓病提供了新思路。

云舟生物所提供的piggyBac轉(zhuǎn)座載體具備外源基因永久整合、對比病毒載體操作更簡單、載體容量大等優(yōu)勢。常規(guī)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染只能實現(xiàn)外源基因的瞬時表達，這種外源基因會隨著宿主細胞的分裂而不斷丟失，在快速分裂的細胞中顯得尤為顯著。

相反，將piggyBac轉(zhuǎn)座子載體和輔助質(zhì)粒一起轉(zhuǎn)染到哺乳動物細胞中，由于轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)座酶的作用下，目的基因能穩(wěn)定地整合到宿主細胞的染色體中，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)座子載體上攜帶的目的基因在宿主細胞中永久表達。通過常規(guī)轉(zhuǎn)染即可把質(zhì)粒轉(zhuǎn)入細胞，相比起病毒載體需要進行病毒包裝，過程更簡單。

云舟生物的piggyBac轉(zhuǎn)座子載體總?cè)萘靠蛇_30 kb，其中質(zhì)粒骨架只占3 kb，有足夠大的容量可以放置目的基因序列。

云舟生物是引領(lǐng)全球基因遞送技術(shù)的創(chuàng)新型企業(yè)，成立9年以來，已服務(wù)全球90多個國家和地區(qū)4000多家科研機構(gòu)與制藥公司，成果被上千篇Science、Nature、Cell等全球頂尖科研期刊廣泛引用。

云舟生物不僅可提供包括LV、AdV、AAV、MMLV、MSCV、VSV等多種病毒載體遞送系統(tǒng)，還可提供質(zhì)粒載體、piggyBac轉(zhuǎn)座載體、Sleeping Beauty轉(zhuǎn)座載體、Tol2轉(zhuǎn)座載體、IVT mRNA等多種非病毒載體遞送系統(tǒng)。

【參考文獻】

Ferlazzo, G.M., Gambetta, A.M., Amato, S.?et al.?Genome-wide screening in pluripotent cells identifies?Mtf1?as a suppressor of mutant huntingtin toxicity.?Nat Commun?14, 3962 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39552-9

【論文鏈接】

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39552-9

關(guān)于云舟生物

云舟生物科技（廣州）股份有限公司創(chuàng)建于2014年，是世界知名分子生物學家藍田博士創(chuàng)辦的基因遞送領(lǐng)軍企業(yè)，全球范圍內(nèi)設(shè)有10余家分公司和辦事處。云舟生物獨創(chuàng)“VectorBuilder”平臺（即“載體家”），開啟了定制化基因載體商品化時代，目前已累計向全球90多個國家和地區(qū)超過4000家科研院校和制藥公司提供服務(wù)，成果被上千篇Science、Nature、Cell等全球頂尖科研期刊廣泛引用。

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云舟生物憑借強大的原研能力，致力于系統(tǒng)性攻克基因遞送行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，賦能基礎(chǔ)科研，加速基因藥物的臨床應(yīng)用，提升人類健康水平，為世界創(chuàng)造不可取代的價值。