当细胞“交通”失序：DNM2基因与罕见肌病CNM的较量

在人体中，细胞就像一个繁忙而精密的城市，每一处“交通”——物质运输和结构变化——都必须被严格调控。DNM2基因编码的蛋白是细胞的“交通协管员”，该基因突变会引发不可估量的“交通危机”，导致罕见肌肉疾病——中心核肌病（CNM）。 

   图1 不同DNM2亚型在病理生理和治疗水平上的功能及影响差异[1]  

DNM2基因功能与致病机制     
DNM2基因编码dynamin-2蛋白，这是一种关键的GTP酶。我们可以将GTP酶理解为一种分子开关，它通过水解三磷酸鸟苷（GTP）来获取能量，并以此驱动一系列细胞过程。在细胞膜重塑和囊泡运输中，dynamin-2就像一个微型马达，在形成囊泡时“收紧”细胞膜的颈部，最终完成囊泡的切割与释放。这种囊泡运输（内吞）过程在所有细胞中都至关重要，但在肌肉细胞中，dynamin-2的作用尤为关键[1-2]。它不仅参与细胞常规的物质运输，还调控着肌肉纤维的特殊结构： 
 

T管系统：T管是肌肉细胞膜向内部延伸形成的复杂网络，负责将神经信号快速传递至肌纤维的深处，启动肌肉收缩。dynamin-2的正常功能是维持T管的结构完整性。 
 

肌丝骨架：dynamin-2还与肌动蛋白（actin）等肌丝骨架蛋白相互作用，确保肌肉细胞的内部结构稳定和正常运作。 
 然而，当DNM2基因发生突变时，会导致一系列肌肉疾病，其中最突出的便是中心核肌病（Centronuclear Myopathies, CNM）。中心核肌病（CNM）是一组异质性疾病，根据遗传模式分为X连锁隐性型（MTM1相关）、常染色体显性型（DNM2相关）和常染色体隐性型（BIN1或RYR1相关）。DNM2-CNM是最常见的常染色体显性形式，临床表现多样，从新生儿期严重发作到成年期缓慢进展。典型症状包括肌肉无力、面部肌肉受累、眼肌麻痹、呼吸困难和骨骼畸形。组织学上，肌肉活检显示纤维中核异常集中在中央位置，伴随肌纤维大小不均和纤维化[2-4]。 

 与许多因基因功能缺失而致病的疾病不同，DNM2突变引发的CNM主要是由“功能获得性（gain-of-function）”机制所导致。这意味着突变后的dynamin-2蛋白并非失去功能，而是变得过度活跃，其GTPase活性异常增强[4]。这些突变主要集中在dynamin-2蛋白的中间域（middle/stalk domain）和PH域，影响蛋白的二聚化、膜结合和GTP水解活性。常见突变如R465W、R369W和S619L等，导致dynamin-2过度聚合，形成异常的膜结构，进而干扰肌肉纤维的正常发育[5-6]。具体机制包括： 

 膜运输缺陷：过度活跃的dynamin-2扰乱了正常的内吞过程，导致T管和肌浆网（肌肉细胞内的钙储存库）的结构严重异常。T管的缺陷直接阻碍了兴奋-收缩的信号偶联，使得肌肉无法正常接收和响应收缩信号[7-8]。 

 肌核异常定位：正常的肌肉细胞核应分布在纤维的边缘，但DNM2突变导致肌丝网络重塑失调，使得细胞核无法保持在正常位置，而是聚集在中央，形成CNM的标志性病理特征。 

 自噬和钙稳态失衡：DNM2突变影响自噬途径，造成废物积累。T管和肌浆网的结构异常进一步导致细胞内钙离子稳态的破坏，加剧了肌肉功能的障碍。 

这些机制环环相扣，共同形成了一个恶性循环，最终导致肌肉组织进行性退化和功能丧失。

  
罕见肌病治疗的曙光     

近年来，随着对DNM2突变的深入研究，其致病机制逐渐明朗，同时药物研发也取得了显著进展。主流策略聚焦于降低DNM2表达水平，以对抗gain-of-function效应。目前，最前沿的药物研发策略集中在以下方面： 

 反义寡核苷酸（ASO）疗法：这是目前最受关注的治疗策略之一。对于DNM2-CNM，ASO疗法的目标是特异性地沉默DNM2基因，以减少异常的dynamin-2蛋白产生，从而恢复细胞的正常功能。例如，IONIS-DNM2-2.5Rx就是一种针对DNM2 mRNA的ASO药物，它已获得美国FDA的快速通道审评和孤儿药资格[9]。在临床前研究中，该药物在动物模型上取得了显著效果，注射后能够显著改善肌肉功能、延长寿命，并修复T管的结构缺陷，显示出巨大的治疗潜力[10-11]。

 
 小分子抑制剂：由于DNM2突变增强了其GTPase活性，开发能够特异性抑制该活性的小分子药物也成为一个重要方向。虽然目前尚无获批的药物，但相关的化合物筛选和药理学研究仍在积极进行中。

  
B6-huDNM2小鼠加速CNM药物研发     

药物研发的成功依赖于可靠的临床前评价。赛业生物成功开发了Dnm2基因人源化小鼠模型——B6-huDNM2小鼠（产品编号：C001861）。该模型将小鼠Dnm2基因从ATG起始密码子到TAG终止密码子的序列替换为人源DNM2基因从ATG起始密码子到3'UTR的序列，rBG pA元件被敲入至人源DNM2 3'UTR下游。B6-huDNM2小鼠可用于中心核肌病（CNM）的机制研究及DNM2靶向药物的临床前研究。此外，赛业生物还可基于B6-huDNM2小鼠构建携带热门点突变（p.R465W）的疾病人源化模型，从模拟致病机制到覆盖药物靶点，全方位加速您的科研进度条！模型验证结果如下：  
 

基因表达检测：RT-qPCR结果显示，纯合B6-huDNM2小鼠的胫前肌（Tibialis anterior）、结肠（Colon）、睾丸（Testis）和肺（Lung）组织中均检测出人源DNM2转录本，未检测出鼠源Dnm2转录本。  

    图2 B6-huDNM2小鼠和野生型（WT）小鼠多组织RT-qPCR检测  
 

肌肉H&E染色：胫前肌（Tibialis anterior）和腓肠肌（Gastrocnemius）横切面的H&E染色结果显示，纯合B6-huDNM2小鼠的胫前肌与腓肠肌肌纤维形态未见明显异常，肌纤维大小正常且细胞核均位于周边。  

    图3 B6-huDNM2小鼠和野生型（WT）小鼠肌肉组织H&E染色  

肌肉SDH染色：胫前肌和腓肠肌横切面的琥珀酸脱氢酶（SDH）染色结果显示，纯合B6-huDNM2小鼠的胫前肌与腓肠肌肌纤维SDH染色模式正常，未见线粒体异常聚集或中心深染等病理现象。  

    图4 6-huDNM2小鼠和野生型（WT）小鼠肌肉组织SDH染色

   
结语     
DNM2基因突变是中心核肌病（CNM）的重要病因，其gain-of-function机制揭示了膜运输和肌肉稳态的复杂调控。随着ASO等创新疗法的推进，CNM治疗前景乐观。赛业生物研发的B6-huDNM2小鼠（产品编号：C001861）作为临床前桥梁，将进一步推动药物研发，惠及患者。