表达不同FMRP异构体对脆性X染色体综合征进行基因治疗的研究

作     者：姜依如 

作者单位：厦门大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯立朝;张云武

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 100215[医学-康复医学与理疗学] 10[医学] 

主      题：脆性X染色体综合征 FMRP 自闭症 树突棘 

摘      要：脆性X染色体综合征(Fragile X sydrome,FXS)作为一种神经发育障碍性疾病,是导致智力障碍的最常见的遗传性疾病,也是自闭症谱系障碍(Autism spectrum disorders,ASD)的主要单基因疾病。FXS由FMR1基因的表观遗传沉默和其基因表达产物脆性X精神发育迟滞蛋白(fragile X mental retardation protein,FMRP)的缺失导致。FMR1是一个全身性广泛表达的基因,其蛋白产物具有多种异构体形式。目前为止将实验室研究转化为药物治疗FXS的临床实验仍没有成功,而基因治疗手段对于治疗FXS具有较好前景。但是,现有的研究主要使用最长FMRP蛋白异构体进行治疗研究,而其他FMRP异构体是否也具有治疗作用尚不清楚。此外,目前基因治疗中使用的启动子或者是广谱的强启动子,或者是仅在神经元中驱动基因表达的特异性启动子。前者可能导致基因过度表达和表达在非生理功能需要的细胞中,引起表达溢出和潜在的副作用;而后者将基因局限表达在神经元,其他同样需要基因发挥功能的细胞仍然得不到恢复,使得治疗不完全。本论文中,我们探讨了FMR1内源启动子能否驱动不同的FMRP异构体在体内有效表达并发挥治疗作用。我们构建了内源性人源FMR1基因的启动子驱动表达人源FMR1不同异构体(FMRP-isoform1和FMRP-isoform15)的AAV病毒,然后注射到新生Fmr1-/y小鼠和野生型(WT)对照小鼠的侧脑室中,以探究不同FMR1异构体对于改善Fmr1敲除小鼠的异常行为表型和病理进程的作用。病毒注射后外源FMRP在小鼠全脑均有表达。行为学检测发现FMRP两个异构体的表达对WT小鼠的学习记忆和社交行为并没有影响,但都能有效缓解Fmr1-/y小鼠的社交行为障碍和重复刻板行为。高尔基染色发现Fmr1-/y小鼠中非成熟树突棘密度增加而成熟树突棘密度减少,而恢复两种FMRP异构体的表达后均能降低Fmr1-/y小鼠非成熟树突棘密度,并且提高成熟的树突棘密度。我们的结果证明内源的人源FMR1基因启动子能够有效地驱动不同FMRP异构体在脑中表达,并且不同FMRP异构体均能改善Fmr1-/y小鼠的疾病症状。这些发现进一步支持了 FXS病毒载体介导的基因治疗的有效性,为FXS和其他神经发育障碍的长期治愈性基因治疗策略提供了新的思路和模型支撑。