Actn2-flox 基因敲除小鼠

Actn2基因编码α-肌动蛋白2，是人体心肌和骨骼肌中表达的一种蛋白质。该蛋白位于肌节Z盘，作为反平行肌动蛋白丝之间的连接，发挥着重要的结构功能。此外，α-肌动蛋白2还能够与N端肌节蛋白结合，对肌节稳定性做出贡献。

ACTN2基因突变已被广泛研究，并被证实与多种肌肉疾病有关。最初，ACTN2基因突变主要与心肌病相关，而没有涉及骨骼肌疾病。然而，近年来，一些研究已经发现，ACTN2基因突变与先天性远端肌病也存在关联。这些突变在基因中的位置各不相同，但关于致病性位置的潜在聚集效应尚不清楚。此外，这些突变与表型之间的相关性也尚不明确。

根据Ranta-Aho等人（2022）的研究，他们回顾了之前报道的与ACTN2相关的分子和临床发现，并介绍了一个新的突变体c.1840-2A>T，进一步扩展了突变和表型谱。他们的结果表明，临床、遗传和功能证据日益增多，突显了ACTN2在肌肉组织和肌病中的核心作用。然而，关于大多数先前报道的错义突变的致病性和明确的基因型-表型相关性，目前可用的分离和功能数据仍然有限[1]。

Jordan等人（2021）的研究则对基因与扩张型心肌病（DCM）的关系进行了系统性的证据整理。他们使用临床基因组资源半定量基因-疾病临床有效性分类框架对与DCM相关的基因进行了分类。结果显示，51个具有人类遗传证据的基因中，12个（23%）基因被归类为具有确定性（BAG3、DES、FLNC、LMNA、MYH7、PLN、RBM20、SCN5A、TNNC1、TNNT2、TTN）或强（DSP）证据。7个（14%；ACTC1、ACTN2、JPH2、NEXN、TNNI3、TPM1、VCL）基因被归类为具有中等证据，这些基因在获得更多证据后有可能成为强或确定性基因。在这19个基因中，6个基因与肥厚型心肌病相关，3个基因与致心律失常性右心室心肌病相关。剩余的32个基因（63%）中，25个（49%）具有有限证据，4个（8%）存在争议，2个（4%）没有疾病关系，1个（2%）仅通过动物模型数据支持。在评估的16个临床遗传检测面板中，大多数具有确定性证据的基因被包括在内，但面板也包括了许多人类证据较少的基因。在整理的51个基因中，19个基因具有高证据（12个确定性/强，7个中等），但仅解释了少数病例，剩余的DCM遗传结构尚未完全解决。因此，他们建议在临床实践中使用高证据DCM基因，并对可变证据DCM基因中的变异进行谨慎解读[2]。

Savarese等人（2020）的研究则概述了远端肌病，这是一种以手部和/或脚部显著无力为特征的遗传性原发性肌肉疾病。远端肌病的发病年龄、肌肉无力分布和病理学发现具有极高的变异性。尽管远端肌病在临床和遗传上具有广泛异质性，但它们属于肌营养不良症的范畴：遗传性肌肉疾病，以肌肉纤维进行性丧失为特征。研究发现，目前已有近20个基因（ACTN2、CAV3、CRYAB、DNAJB6、DNM2、FLNC、HNRNPA1、HSPB8、KHLH9、LDB3、MATR3、MB、MYOT、PLIN4、TIA1、VCP、NOTCH2NLC、LRP12、GIPS1）与常染色体显性遗传的远端肌病相关。致病性改变在4个基因（ADSSL、ANO5、DYSF、GNE）中导致常染色体隐性遗传；而致病性变异在5个基因（DES、MYH7、NEB、RYR1和TTN）中导致显性或隐性远端肌病。最近，还阐明了双基因机制，导致类似Welander的远端肌病。罕见致病性突变在SQSTM1（以前与骨病Paget病相关）中，当与TIA1中的常见多态性结合时，会意外导致远端肌病。这项综述旨在描述远端肌病的遗传基础，并总结迄今为止描述的不同形式的临床特征[3]。

Donkervoort等人（2024）的研究报告了一例新的双等位基因ACTN2突变，c.1516A>G（p.Arg506Gly），导致一种隐性肌病。他们提供了七名患者的临床、影像学和病理学特征，这些患者来自五个家庭，均表现出一致的表型：非对称、进行性、近端和远端下肢为主的肌肉无力。患者均没有心肌病或呼吸功能不全。值得注意的是，所有患者都报告了巴勒斯坦血统，这表明可能存在一个ACTN2基因的奠基者突变，这在两个家庭中的单倍型分析中得到了证实。肌肉活检显示存在肌病过程，肌原纤维结构破坏，Ⅰ型纤维占优势并出现萎缩。下肢的MRI显示出不对称的肌肉受累模式，大腿的腘绳肌和内收肌选择性受累，小腿的前胫肌群和比目鱼肌受累。使用体外剪接分析，他们发现c.1516A>G ACTN2不会影响正常剪接。这一系列病例进一步证实了ACTN2是肌肉疾病基因，现在也包括了具有隐性遗传模式的变异，并将肌病谱扩展到了成人起病的进行性肌肉疾病[4]。

Walsh等人（2021）的综述讨论了非肌节相关HCM相关基因在心肌病中的作用。他们评估了这些基因在多种变异类别的复杂贡献，从常见的非编码低效应大小变异到完整的基因敲除。这为心肌病的遗传基础、GWAS位点的致病基因以及临床遗传检测的应用提供了见解[5]。

Zech等人（2022）的研究发现，ACTN2突变会导致人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生的心肌细胞中的蛋白质异常聚集。他们使用CRISPR/Cas9基因编辑工具创建了两个杂合功能性敲除hiPSC系，一个具有野生型ACTN2（ACTN2wt）等位基因，另一个具有突变型ACTN2（ACTN2mut）等位基因。他们发现，与ACTN2wt相比，ACTN2mut在2D培养的hiPSC-CMs中表现出更高的多核化、蛋白质聚集、肥大、肌原纤维排列紊乱，以及泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体途径的激活。此外，ACTN2mut的表达与2D培养的hiPSC-CMs中肌节相关蛋白水平的显著降低以及工程心脏组织的力量受损相关。这项研究强调了在ACTN2mut hiPSC-CMs中激活蛋白水解系统，以应对ACTN2聚集，并将蛋白质异常聚集作为由该ACTN2突变引起的另一种细胞病理，可能有助于人类ACTN2相关心肌病的发病机制[6]。

Ogasawara和Nishino（2021）的综述回顾了核心肌病，包括中央核心病、多微小核心病、尘埃核心病和核心棒肌病。这些疾病在临床、病理学和遗传学上具有异质性，发病年龄和临床严重程度也各不相同。核心肌病通过肌肉活检显示局部氧化酶活性降低来诊断，并根据病理学特征分为不同类型。尽管RYR1相关肌病是最常见的核心肌病，但越来越多的其他致病基因也被报道，包括SELENON、MYH2、MYH7、TTN、CCDC78、UNC45B、ACTN2、MEGF10、CFL2、KBTBD13和TRIP4。此外，最初报道为引起线状肌病的基因，即ACTA1、NEB和TNNT1，最近也被关联到核心棒肌病。基因分析使我们能够更准确地诊断每种核心肌病。在这篇综述中，他们的目标是提供关于核心肌病的信息[7]。

Arvanitis等人（2020）的研究通过全基因组关联分析和多组学分析揭示了ACTN2与心力衰竭的相关性。他们进行了一项大规模的心力衰竭GWAS荟萃分析和复制研究，以确定一个已知和两个新的与心力衰竭相关的位点。心力衰竭亚型分析显示，染色体1上的一个新位点与左心室不良重塑和临床心力衰竭相关，这是对不同的初始心肌损伤的反应。该位点的功能特征和精细映射揭示了心脏肌肉特异性调控区域中一个假设的因果变异，该区域在心肌细胞分化过程中被激活，并与ACTN2基因结合，而ACTN2是一个重要的心脏肌浆膜结构蛋白（Hi-C相互作用p值=0.00002）。在人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞中进行基因编辑证实了该调控区域对ACTN2表达的影响。他们的发现扩展了我们对心力衰竭潜在生物学机制的理解[8]。

Ganassi和Zammit（2022）的研究探讨了肌肉卫星细胞功能在神经肌肉疾病中的作用。他们定义了“卫星细胞病”，即那些在肌营养不良症和肌病中表现出卫星细胞功能障碍的遗传性神经肌肉疾病。他们评估了卫星细胞功能在所有16类神经肌肉疾病中的潜在损害，包括那些主要涉及神经源性和心脏受累的疾病。他们使用转录组分析探索了肌病基因的表达动态，这些基因的突变会导致骨骼肌发病。这表明，45%的肌病基因在早期卫星细胞激活（0-5小时）期间表达发生变化。在这些271个肌病基因中，83个对Pax7（卫星细胞的主调节因子）有反应。他们的分析表明，在许多神经肌肉疾病中，包括那些骨骼肌病变不是主要特征的疾病，都可能出现卫星细胞功能障碍。这种表征进一步有助于理解发病机制，并指导开发预后和诊断工具，最终开发新的治疗方法[9]。

综上所述，ACTN2基因在心肌和骨骼肌的肌节结构中发挥着重要作用，其突变与多种肌肉疾病相关。研究发现，ACTN2基因突变与心肌病、远端肌病以及核心肌病等疾病有关。此外，ACTN2基因还与心力衰竭相关。然而，关于ACTN2基因突变的致病性和明确的基因型-表型相关性，目前可用的分离和功能数据仍然有限。未来的研究需要进一步探索ACTN2基因在肌肉疾病和心力衰竭中的作用机制，以期为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。