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C57BL/6小鼠在SMA研究中的应用：hSMN2模型与ASO评价
C57BL/6小鼠可作为疾病模型构建的遗传背景。本文聚焦C57BL/6N背景的B6-hSMN2(SMA)模型，围绕Smn1原位替换与人源SMN2表达，介绍构建策略、分子表达、组织病理、疾病进程及靶向SMN2的ASO研究结果。文中异常表型针对该基因修饰模型，不代表普通C57BL/6小鼠的普遍表现。
赛业生物“新品上架”栏目上线啦，首期和大家见面的是脊髓性肌萎缩症（SMA）模型——B6-hSMN2(SMA)小鼠，先让小赛带大家了解一下SMA。SMA是由脊髓前角细胞运动神经元变性引起的常染色体隐性遗传病，以严重进行性肌无力和肌萎缩为特征，是婴幼儿期常见的致死性罕见遗传病。SMA全球发病率为1/6,000~1/10,000，在罕见病中属较高水平，也被称为罕见病中的“常见病” [1]。
一、SMA与SMN1、SMN2的关系
多数SMA由SMN1突变导致
SMA与生存运动神经元（SMN）蛋白有关，该蛋白缺乏会在脊髓运动神经元中导致广泛的剪接缺陷和功能缺失。人体SMN编码基因分为SMN1和SMN2，SMN1通过转录和翻译生成完整功能性蛋白，是体内SMN蛋白的主要来源。SMN2与SMN1高度保守，但在7号外显子剪接增强子处存在一个核苷酸差异，导致生成的多数SMN2 mRNA缺少第7个外显子，编码功能缺失的SMN截断蛋白，并在细胞内迅速降解 [2, 3]。仅有部分SMN2 Pre-mRNA（10~15%）能被剪切为全长mRNA，编码具有正常功能的SMN蛋白（图1）。
图1. SMN2基因编码的少量功能性SMN蛋白无法完全代偿SMN1基因的缺失 [3]。
约95%的SMA患者携带SMN1第7号外显子纯合缺失突变或使SMN1转为SMN2的突变，SMN2表达无法代偿体内SMN蛋白的缺失，进而影响运动、呼吸和吞咽并累及脾脏、心脏和胰腺等器官，甚至威胁生命。在SMN1缺失的情况下，根据患者体内SMN2的拷贝数，可将SMA分为0~Ⅳ型。Ⅰ型SMA患者具有2个SMN2拷贝，Ⅱ型SMA患者具有3个SMN2拷贝，Ⅲ型和Ⅳ型SMA患者具有更多SMN2拷贝。一般来讲，患者体内SMN2拷贝数越多，疾病的严重程度越低，Ⅰ型SMA是较为严重的亚型，约占SMA总人群的60% [4-5]。
二、C57BL/6背景SMA模型的构建
SMA模型的构建策略
根据小鼠SMN基因特性（仅存在Smn1基因）和多数SMA的遗传特性（SMN2不能代偿SMN1的缺失），赛业生物将小鼠Smn1基因原位替换为人类SMN2基因，构建了SMN1缺失并表达人源SMN2（hSMN2）的Ⅰ型SMA模型（图2）。
图2. B6-hSMN2(SMA)小鼠基因编辑策略。
这种策略模拟大部分SMA的遗传特性，即SMN1纯合缺失和SMN2双拷贝。与敲除小鼠Smn1基因，并通过转基因随机插入若干拷贝SMN2基因的传统策略相比，这种策略不存在SMN2基因随机插入，小鼠拥有清晰的SMN2基因拷贝数并能稳定遗传，符合大多数SMA的情况。此外，本模型可以与在6号染色体插入SMN2基因的Rosa26-hSMN2小鼠交配，增加小鼠体内SMN2拷贝以模拟不同SMA亚型。
C57BL/6背景、C57BL/6N与具体模型名称如何区分？
C57BL/6说明背景品系范围，C57BL/6N进一步说明亚系；B6-hSMN2(SMA)则指本文的具体基因修饰模型。原文的B6N、C57BL/6N对照与纯合或杂合模型应分别识别，不能仅按“B6”名称视为相同实验对象。
C001504当前官方资料标注背景为C57BL/6NCya，页面名称为huSMN2(SMA)，原文采用B6-hSMN2(SMA)。本文保留原名称，读者可通过产品编号核对C001504模型身份与构建资料。该模型属于HUGO-GT基因人源化模型系列，背景、人源序列及基因型应结合具体品系资料确认。[6]
三、B6-hSMN2(SMA)小鼠的分子与疾病表型
B6-hSMN2(SMA)小鼠表达人源SMN2基因，不表达小鼠Smn1基因
与野生型对照组（B6N）相比，纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠不表达小鼠Smn1 mRNA（图3. d），其体内同时存在缺少7号外显子（E7-）及包含7号外显子（E7+）的人类SMN2转录本（图3. a-b），SMN2 E7+转录本仅占总SMN2转录本（E7+&E7-）的极少部分（图3. c）。
图3. 3周龄B6-hSMN2(SMA)小鼠和野生型小鼠（B6N）基因表达检测。
B6-hSMN2(SMA)小鼠缺乏SMN蛋白
基因的改变影响了SMN蛋白水平，与野生型相比，纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠脊髓、心脏、骨骼肌、脑部、肝脏和肾脏中仅存在少量由SMN2基因编码的SMN蛋白（图4），这与人类SMA患者体内的蛋白表达模式相似。
图4. 3周龄野生型小鼠（C57BL/6N）和 B6-hSMN2(SMA)小鼠体内SMN蛋白检测。
B6-hSMN2(SMA)小鼠呈现多组织病理
组织学检测结果表明，纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠显示出肌细胞坏死和萎缩、胞质崩解、淋巴细胞浸润和肌细胞间隔增宽/排列疏松等肌肉组织病理，局部肌纤维坏死溶解/结构消失、结缔组织增生、粒细胞浸润、掌骨断裂和皮下水肿等脚掌和脚趾病理，以及局部皮下水肿、结缔组织排列疏松、血管扩张、肌细胞萎缩并伴有少量淋巴细胞浸润等尾部病理（图5）。
图5. 3周龄纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠肌肉、脚掌和尾部可见明显病理表型。
B6-hSMN2(SMA)小鼠存在严重发育缺陷和渐进性疾病进程
SMN蛋白的缺失导致B6-hSMN2(SMA)小鼠发育出现缺陷，表现为肌肉萎缩、站立不稳、体型较小、身长较短、断尾和四肢浮肿等严重表型（图6）。
图6. 3周龄杂合B6-hSMN2(SMA)小鼠（hSMN2/+）和纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠（hSMN2/hSMN2）外观。
此外，纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠在第20天左右开始死亡，30天左右达到半数致死率。存活的纯合B6-hSMN2(SMA)小鼠在30日龄左右出现脚趾坏死和完全断尾的现象，50日龄左右出现耳朵坏死，66日龄耳朵周围毛发变白（图7）。杂合B6-hSMN2(SMA)小鼠与野生型相似，无异常情况，符合SMA患者的常染色体隐性遗传模式。
图7. B6-hSMN2(SMA)小鼠生存曲线和疾病进程。
四、靶向SMN2的ASO研究结果
小核酸药物减轻B6-hSMN2(SMA)小鼠疾病表型并提高生存率
目前有Zolgensma、Spinraza和Evrysdi三款SMA药物获批上市。Spinraza为首款获批药物，通过反义寡核苷酸（ASO）修饰SMN2 mRNA的剪切模式，使其生成大量包含7号外显子的正常SMN2 mRNA以编码功能性SMN蛋白，这也是SMA治疗的主要方向之一 [3]。以Spinraza公开信息为基础合成与其结构和功能类似的反义寡核苷酸（ASO10-27，由GenScript合成），并以脑室内注射（icv）和皮下注射（s.c.）的方式分别给予B6-hSMN2(SMA)小鼠不同剂量的ASO10-27。数据显示，脑室内注射（icv）的ASO可以增加B6-hSMN2(SMA)小鼠脑部SMN蛋白表达量（图8. a）和脊髓前角运动神经元个数（图8. b）。
图8. 靶向SMN2的ASO对B6-hSMN2(SMA)小鼠SMN蛋白和运动神经元的影响。
通过脑室内注射（icv）方式给药的B6-hSMN2(SMA)小鼠生存率明显提升，小鼠在78日龄仍保持存活。未经ASO治疗的B6-hSMN2(SMA)小鼠在35日龄出现脚趾坏死和断尾，ASO治疗组小鼠仅在43日龄出现脚趾轻微肿胀，未见脚趾坏死且尾巴尚存。在78日龄，部分ASO处理组小鼠才出现断尾现象，但仍未见脚趾坏死（图9）。
图9. ASO处理提升B6-hSMN2(SMA)小鼠存活率并延缓组织病变。
如何理解本文的ASO评价结果？
原文使用的是根据Spinraza公开信息合成的类似反义寡核苷酸ASO10-27，不能将其直接写成使用上市Spinraza完成的实验。阅读蛋白、运动神经元、生存和外观结果时，应逐项对应原文的给药途径与观察时间，不把某组结果外推为所有ASO、所有剂量或所有给药方式均有效。
五、结合现有资料评估SMA模型研究需求
以下汇总与清单来自上文的构建、分子及表型资料，用于帮助整理研究问题，不替代任何原始段落或图片，也不增加新的实验结论。
| 已有数据 | 原文对应内容 | 阅读边界 |
|---|---|---|
| SMN2转录本 | 图3比较E7+、E7−及小鼠Smn1表达 | 用于理解相关剪接产物，不能直接等同于蛋白水平 |
| SMN蛋白 | 图4与图8分别涉及基础表达和ASO处理后观察 | 需要与组织、处理条件及其他表型配合阅读 |
| 组织病理与外观 | 图5—6展示原文涉及的组织及外观变化 | 不据此宣称所有组织均完成验证 |
| 生存与疾病进程 | 图7与图9分别涉及疾病过程及ASO处理观察 | 仅为本文条件下的数据，不代表普通C57BL/6小鼠寿命 |
SMA小鼠模型与靶向SMN2研究的方案核查清单
- 核对背景亚系、基因型和对照来源，明确纯合、杂合与野生型分别用于什么比较。
- 核对人源序列覆盖、SMN2拷贝数及验证资料，不将不同拷贝数模型直接视为同一模型。
- 针对序列依赖的候选方案，结合具体模型资料确认目标区域及对应转录本。
- 逐项对应给药途径、观察时间和终点，将转录、蛋白、病理与生存资料配合评估。
六、总结
综上所述，B6-hSMN2(SMA)小鼠表达人类SMN2基因，并存在SMN2 mRNA的选择性剪切，这导致小鼠体内SMN蛋白的缺失，引起与经典SMA模型相似的表型。ASO、siRNA和miRNA等小核酸作为最近几年快速发展新兴药物，因其通过靶向mRNA而非基因来治疗疾病，不存在遗传风险，因此受到众多关注，尤其是遗传性罕见病领域。B6-hSMN2(SMA)小鼠模拟人类SMA的遗传机制和疾病进程，对靶向SMN2的ASO药物具有良好响应，表明本模型可用于靶向SMN2的小核酸及其它类型药物的开发、筛选和评价等研究。
此外，赛业生物还拥有眼科、免疫、神经、代谢、肿瘤、罕见病和新冠等研究领域的多种自发、诱导或移植性疾病模型及人源化研究模型。
相关模型与研究服务
| 推荐入口 | 链接 | 推荐理由 |
|---|---|---|
| 具体模型 | B6-hSMN2(SMA)小鼠（C001504） | 核对本文模型与构建资料 |
| 疾病资源 | 神经及肌肉模型 | 了解相关疾病模型资源 |
| 研究服务 | 小核酸药物研发 | 进一步了解核酸药物研究支持 |
| 定制服务 | 动物模型定制服务 | 沟通背景、基因修饰与模型需求 |
关于 iCyagen 科研 AI 平台
围绕本文的SMN1、SMN2、SMA及模型信息，可访问iCyagen 科研 AI 平台辅助整理研究问题。具体模型方案仍应依据对应产品资料沟通。
正在开展SMN2剪接、SMA模型或小核酸相关研究？可进一步查看具体模型资料并沟通研究需求。
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FAQ
普通C57BL/6小鼠与B6-hSMN2(SMA)模型有什么区别？
本文模型具有特定基因修饰，原文的蛋白、组织及生存异常属于该模型观察，不能作为普通背景鼠特征。
为什么分别检测SMN2转录本和SMN蛋白？
原文分别展示剪接相关转录本与蛋白资料。它们对应不同检测层级，需要结合组织、基因型及处理条件一起理解。
纯合、杂合与野生型可以混作一组吗？
原文对不同比较对象分别描述，方案评估应保留基因型与背景信息，不因名称相似而混同。
文中生存时间能否作为所有实验的固定预期？
文中时间点属于所述模型及实验条件下的观察，不能据此承诺其他设施、基因型或处理条件下的固定生存结果。
本文ASO研究涉及哪些观察？
包括原文的SMN蛋白、运动神经元、生存及组织外观相关观察；给药途径与时间应分别对应原图和文字。
参考文献
[1] Nicolau S, Waldrop MA, Connolly AM, Mendell JR. Spinal Muscular Atrophy. Semin Pediatr Neurol. 2021 Apr;37:100878.
[2] Kolb SJ, Kissel JT. Spinal Muscular Atrophy. Neurol Clin. 2015 Nov;33(4):831-46.
[3] Day JW, Howell K, Place A, Long K, Rossello J, Kertesz N, Nomikos G. Advances and limitations for the treatment of spinal muscular atrophy. BMC Pediatr. 2022 Nov 3;22(1):632.
[4] Edens BM, Ajroud-Driss S, Ma L, Ma YC. Molecular mechanisms and animal models of spinal muscular atrophy. Biochim Biophys Acta. 2015 Apr;1852(4):685-92.
[5] Keinath MC, Prior DE, Prior TW. Spinal Muscular Atrophy: Mutations, Testing, and Clinical Relevance. Appl Clin Genet. 2021 Jan 25;14:11-25.
[6] 赛业生物. C001504 huSMN2(SMA)小鼠：品系背景、名称与构建资料. 查看官方产品资料
