【每周一鼠】一起聊聊癲癇中的罕見病
上期給大家分享了KRS、ID、CSS等幾種常常被誤認(rèn)為普通神經(jīng)疾病的神經(jīng)罕見病,以及它們的小鼠研究模型。
癲癇(epilepsy)即俗稱的“羊角風(fēng)”或“羊癲風(fēng)”,是大腦神經(jīng)元突發(fā)性異常放電,導(dǎo)致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。據(jù)中國最新流行病學(xué)資料顯示,國內(nèi)癲癇的總體患病率為7.0‰,年發(fā)病率為28.8/10萬,1年內(nèi)有發(fā)作的活動(dòng)性癲癇患病率為4.6‰。據(jù)此估計(jì)中國約有900萬左右的癲癇患者,其中500~600萬是活動(dòng)性癲癇患者,同時(shí)每年新增加癲癇患者約40萬。在中國癲癇已經(jīng)成為神經(jīng)科僅次于頭痛的第二大常見病。
盡管癲癇癥在中國是常見病,但隨著癲癇病學(xué)研究的深入,有不少癲癇癥因其獨(dú)特的致病基因和病征被納入了罕見病行列。本期【每周一鼠】欄目就為大家講解幾種癲癇癥中的罕見病及其小鼠研究模型,快來學(xué)習(xí)了解一下~
進(jìn)行性肌陣攣性癲癇(PME)
進(jìn)行性肌陣攣性癲癇(Progressive myoclonic epilepsies, PME)是一組罕見的遺傳代謝異常相關(guān)的癲癇綜合征。該病可以在任何年齡發(fā)病,但通常發(fā)生在兒童晚期或青春期。疾病的主要癥狀是不斷惡化的動(dòng)作性肌陣攣癲癇發(fā)作,同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)全身強(qiáng)直-陣攣發(fā)作、認(rèn)知功能進(jìn)行性衰退、小腦癥狀以及錐體束癥狀等。PME在小兒癲癇中僅占1%,其中較為常見的類型有Unverricht-Lundborg病、Ⅲ型高雪病、神經(jīng)節(jié)苷脂病、齒狀核紅核蒼白球路易體萎縮以及溫-倫病等[1]。
PME的疾病類型因致病基因而異,因此其診斷需要綜合多種腦組織病理學(xué)和分子診斷技術(shù),由于該病癥狀多樣且易被誤診為其他類型的癲癇,診斷和治療極具挑戰(zhàn)性,需要更深入的研究。

Unverricht-Lundborg?。║LD)
Unverricht-Lundborg病也被稱為進(jìn)行性肌陣攣癲癇1型(EPM1),其主要特征是刺激敏感型肌陣攣和強(qiáng)直-陣攣發(fā)作。該病患者可能表現(xiàn)出小腦特征,如共濟(jì)失調(diào)、協(xié)調(diào)性障礙、意向性震顫和構(gòu)音障礙?;颊呔衩翡J,但隨著時(shí)間推移,可能表現(xiàn)出情緒不穩(wěn)定、抑郁和智力輕微下降。ULD是由于CSTB基因突變導(dǎo)致半胱氨酸蛋白酶抑制劑B(Cystatin B)的功能缺陷造成的。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,Cstb基因敲除的小鼠表現(xiàn)出與人類ULD患者相似的癲癇發(fā)作,包括肌陣攣性抽搐和強(qiáng)直-陣攣性發(fā)作,并存在ULD中常見的協(xié)調(diào)和平衡能力受損癥狀[2-3]。

此外,該小鼠還表現(xiàn)出焦慮程度增加、探索和運(yùn)動(dòng)能力下降等行為學(xué)特征,并且伴有大腦活動(dòng)異常,小腦萎縮,神經(jīng)元喪失和膠質(zhì)細(xì)胞增生等腦部病理學(xué)變化。因此,Cstb-KO小鼠被廣泛應(yīng)用于研究ULD的病理生理機(jī)制以及開發(fā)新的治療方法,是一種可靠的動(dòng)物模型[4]。

動(dòng)作性肌陣攣-腎衰竭綜合征(AMRF)
動(dòng)作性肌陣攣-腎衰竭綜合征(Action myoclonus renal failure syndrome, AMRF),又稱進(jìn)行性肌陣攣癲癇4型(EPM4),是一種獨(dú)特的進(jìn)行性肌陣攣癲癇合并腎功能障礙的綜合征。AMRF常常伴有脫髓鞘的周圍神經(jīng)病變、聽力損失和癡呆等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。AMRF由編碼溶酶體整體膜蛋白2型(LIMP-2)的SCARB2基因的功能喪失性突變引起,LIMP-2是溶酶體膜的一個(gè)主要組成部分,其在溶酶體內(nèi)部酸化、封存活躍的溶酶體酶以及將降解產(chǎn)物從溶酶體腔內(nèi)運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)中起著關(guān)鍵作用[5]。Scarb2-KO小鼠是AMRF的動(dòng)物模型,表現(xiàn)出單側(cè)或雙側(cè)腎積水、腎功能障礙、腎小球?yàn)V過損傷和蛋白尿等腎臟疾病表型以及多動(dòng)、共濟(jì)失調(diào)、神經(jīng)元凋亡、膠質(zhì)增生和周圍脫髓鞘神經(jīng)病變等神經(jīng)行為學(xué)表型[5-7]。

神經(jīng)元蠟樣脂褐質(zhì)沉積癥(NCL/CLN)
神經(jīng)元蠟樣脂褐質(zhì)沉積癥(Neuronal ceroid lipofuscinoses, NCL或CLN)是一組包含了遺傳性、神經(jīng)退行性或溶酶體儲(chǔ)存障礙的疾病。這些疾病是由于神經(jīng)元中脂褐質(zhì)的脂肪色素積聚所致,這種物質(zhì)的積聚會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行性神經(jīng)功能惡化并最終死亡?;颊咧饕憩F(xiàn)為進(jìn)行性認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)退化、進(jìn)行性強(qiáng)直陣攣和肌陣攣發(fā)作,以及早期死亡,同時(shí)還存在視力障礙。
根據(jù)不同的致病基因和發(fā)病年齡,CLN可分為14類,每種類別對(duì)應(yīng)一種致病基因。這些致病基因會(huì)導(dǎo)致不同的神經(jīng)退化癥狀和發(fā)病時(shí)間。這些疾病對(duì)患者的生活質(zhì)量造成了很大的影響[1]。

在研究CLN的疾病機(jī)制和藥物開發(fā)方面,科學(xué)家已經(jīng)針對(duì)不同的致病基因開發(fā)了不同類型的小鼠模型進(jìn)行研究。
其中,ATP13A2基因與CLN12亞型相關(guān),這種CLN疾病多發(fā)生在青少年身上。為了研究這種疾病,研究人員使用敲除Atp13a2基因的小鼠模型,這些小鼠的內(nèi)溶酶體蛋白Atp13a2缺失,導(dǎo)致它們出現(xiàn)了一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病表型,包括膠質(zhì)增生、泛素化蛋白聚集、運(yùn)動(dòng)障礙和神經(jīng)元的功能異常等。這些表現(xiàn)與人類CLN疾病有一定的相似性[8]。此外,ATP13A2基因也與早發(fā)性帕金森病和青少年發(fā)病的肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)等其它神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)[9]。因此,這種小鼠模型不僅可以用于研究CLN疾病,還可以用于研究這些相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的疾病機(jī)制和藥物開發(fā)。

在CLN中,脂質(zhì)色素的積累是由于溶酶體功能受損所致,而這種功能障礙則是由自噬和溶酶體生物生成途徑失調(diào)引起的。GRN額顳葉癡呆是一種前額顳葉癡呆癥的亞型,其主要原因是由于GRN基因突變導(dǎo)致丙種球蛋白單倍體不足。一些罕見的GRN同源突變也會(huì)導(dǎo)致溶酶體儲(chǔ)存障礙(LSD),從而引起CLN的發(fā)生[10]。在小鼠模型中的研究表明,GRN缺失的小鼠表現(xiàn)出氧化壓力、溶酶體功能障礙和內(nèi)膜損傷,以及大腦和其他組織中自體熒光脂質(zhì)的積累、脂肪變性和進(jìn)行性神經(jīng)退化[10-12]。

此外,CLN5、CLN6、CTSB和CTSD等基因敲除的小鼠模型也被用于CLN的研究,為疾病的診治提供了極大的幫助。
賽業(yè)生物罕見病研究資源
基因編輯小鼠
小鼠基因編輯模型在罕見病機(jī)制研究和藥物研發(fā)評(píng)價(jià)中起著重要作用,賽業(yè)生物擁有數(shù)千種自主研發(fā)的基因編輯小鼠品系,可提供包括Cstb、Cln6、Grn、Scarb2和Atp13a2等在內(nèi)的多種基因敲除或條件性敲除罕見病研究小鼠模型。同時(shí)也可根據(jù)您的科研需求進(jìn)行專業(yè)化的定制服務(wù),加速您的課題研究。


罕見病數(shù)據(jù)中心(RDDC)


作為廣州罕見病基因治療聯(lián)盟的成員之一,賽業(yè)生物啟動(dòng)了“罕見病基因解碼計(jì)劃”,積極響應(yīng)AI賦能罕見病診療號(hào)召,并與清華珠三角研究院人工智能中心聯(lián)合開發(fā)了罕見病數(shù)據(jù)中心RDDC。登錄RDDC后,不僅可以全面了解相應(yīng)罕見病的信息,而且可以利用各項(xiàng)AI工具進(jìn)行致病性預(yù)測(cè)、剪切位點(diǎn)改變預(yù)測(cè)等,助力加快罕見病診療研究及治療方案的開發(fā),歡迎登錄官網(wǎng)(rddc.tsinghua-gd.org)查看使用!

賽業(yè)“紅鼠資源庫”可以全方位滿足基礎(chǔ)研究和新藥開發(fā)的項(xiàng)目需求,為您提供涵蓋腫瘤、心血管、神經(jīng)等20多種研究領(lǐng)域的現(xiàn)貨小鼠模型。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫給您更便捷的體驗(yàn),研究人員能夠在線查詢、設(shè)計(jì)和優(yōu)化基因編輯方案并比較研究數(shù)據(jù)和成果,并咨詢訂購。
如有需要,歡迎撥打400-680-8038或后臺(tái)留言或掃碼聯(lián)系我們咨詢訂購~現(xiàn)貨先發(fā),更支持定制!

參考文獻(xiàn):
[1]?Malek N, Stewart W, Greene J. The progressive myoclonic epilepsies. Pract Neurol. 2015 Jun;15(3):164-71.
[2]?Manninen O, Laitinen T, Lehtim?ki KK, Tegelberg S, Lehesjoki AE, Gr?hn O, Kopra O. Progressive volume loss and white matter degeneration in cstb-deficient mice: a diffusion tensor and longitudinal volumetry MRI study. PLoS One. 2014 Mar 6;9(6):e90709.
[3]?Vaarmann A, Kaasik A, Zharkovsky A. Altered tryptophan metabolism in the brain of cystatin B-deficient mice: a model system for progressive myoclonus epilepsy. Epilepsia. 2006 Oct;47(10):1650-4.
[4]?Tegelberg S, Kopra O, Joensuu T, Cooper JD, Lehesjoki AE. Early microglial activation precedes neuronal loss in the brain of the Cstb-/- mouse model of progressive myoclonus epilepsy, EPM1. J Neuropathol Exp Neurol. 2012 Jan;71(1):40-53.
[5]?Dibbens L, Schwake M, Saftig P, Rubboli G. SCARB2/LIMP2 deficiency in action myoclonus-renal failure syndrome. Epileptic Disord. 2016 Sep 1;18(S2):63-72.
[6]?Rothaug M, Zunke F, Mazzulli JR, Schweizer M, Altmeppen H, Lüllmann-Rauch R, Kallemeijn WW, Gaspar P, Aerts JM, Glatzel M, Saftig P, Krainc D, Schwake M, Blanz J. LIMP-2 expression is critical for β-glucocerebrosidase activity and α-synuclein clearance. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Oct 28;111(43):15573-8.
[7]?Berkovic SF, Dibbens LM, Oshlack A, Silver JD, Katerelos M, Vears DF, Lüllmann-Rauch R, Blanz J, Zhang KW, Stankovich J, Kalnins RM, Dowling JP, Andermann E, Andermann F, Faldini E, D'Hooge R, Vadlamudi L, Macdonell RA, Hodgson BL, Bayly MA, Savige J, Mulley JC, Smyth GK, Power DA, Saftig P, Bahlo M. Array-based gene discovery with three unrelated subjects shows SCARB2/LIMP-2 deficiency causes myoclonus epilepsy and glomerulosclerosis. Am J Hum Genet. 2008 Mar;82(3):673-84.
[8]?Sato S, Koike M, Funayama M, Ezaki J, Fukuda T, Ueno T, Uchiyama Y, Hattori N. Lysosomal Storage of Subunit c of Mitochondrial ATP Synthase in Brain-Specific Atp13a2-Deficient Mice. Am J Pathol. 2016 Dec;186(12):3074-3082.
[9]?Schultheis PJ, Fleming SM, Clippinger AK, Lewis J, Tsunemi T, Giasson B, Dickson DW, Mazzulli JR, Bardgett ME, Haik KL, Ekhator O, Chava AK, Howard J, Gannon M, Hoffman E, Chen Y, Prasad V, Linn SC, Tamargo RJ, Westbroek W, Sidransky E, Krainc D, Shull GE. Atp13a2-deficient mice exhibit neuronal ceroid lipofuscinosis, limited α-synuclein accumulation and age-dependent sensorimotor deficits. Hum Mol Genet. 2013 May 15;22(10):2067-82.
[10]??Nakamoto J, Rajendra Y, Lexa KW, Srivastava DB, van Lengerich B, Wang J, Robles-Colmenares Y, Kim DJ, Duque J, Lenser M, Earr TK, Nguyen H, Chau R, Tsogtbaatar B, Ravi R, Skuja LL, Solanoy H, Rosen HJ, Boeve BF, Boxer AL, Heuer HW, Dennis MS, Kariolis MS, Monroe KM, Przybyla L, Sanchez PE, Meisner R, Diaz D, Henne KR, Watts RJ, Henry AG, Gunasekaran K, Astarita G, Suh JH, Lewcock JW, DeVos SL, Di Paolo G. Rescue of a lysosomal storage disorder caused by Grn loss of function with a brain penetrant progranulin biologic. Cell. 2021 Sep 2;184(18):4651-4668.e25.
[11]??Zhou X, Paushter DH, Pagan MD, Kim D, Nunez Santos M, Lieberman RL, Overkleeft HS, Sun Y, Smolka MB, Hu F. Progranulin deficiency leads to reduced glucocerebrosidase activity. PLoS One. 2019 Jul 10;14(7):e0212382.
[12]??Petkau TL, Kosior N, de Asis K, Connolly C, Leavitt BR. Selective depletion of microglial progranulin in mice is not sufficient to cause neuronal ceroid lipofuscinosis or neuroinflammation. J Neuroinflammation. 2017 Nov 17;14(1):225.