Pmp22-flox 基因敲除小鼠

PMP22基因，也称为外周髓鞘蛋白22，主要在周围神经系统的致密髓鞘中表达。PMP22的表达水平需要被精确调节，因为PMP22基因突变导致的PMP22水平改变是超过50%的遗传性周围神经病变患者的病因，包括Charcot-Marie-Tooth病1A型（CMT1A）的PMP22三倍体，遗传性压力易感麻痹性神经病（HNPP）的PMP22杂合缺失，以及CMT1E的PMP22点突变。PMP22基因的过表达和点突变可能导致获得性功能表型，而PMP22基因的缺失则导致功能丧失表型，揭示了PMP22蛋白的正常生理功能[1]。

为了减少PMP22基因的表达，一种基因治疗策略被开发出来，使用针对人类PMP22和鼠Pmp22 mRNA的人工miRNA。这种治疗miRNA，miR871，被包装进AAV9载体，并通过腰椎鞘内注射输送到C61-het小鼠，这是一种CMT1A模型。AAV9-miR871有效地转导了C61-het周围神经中的施万细胞，并降低了人类和鼠PMP22 mRNA和蛋白质水平。在疾病早期和晚期的治疗显著改善了多个功能指标和神经传导速度。此外，腰椎根和股神经的髓鞘病理学也得到了改善。治疗小鼠还表现出CMT1A循环生物标志物的减少。这些数据表明，AAV9-miR871驱动的PMP22沉默可以挽救CMT1A模型，并为使用可翻译的基因治疗方法治疗CMT1A提供了原理证明[2]。

PMP22基因在施万细胞发育过程中高度诱导，尽管其在髓鞘形成和稳态中的确切作用仍在积极研究中。PMP22基因可以被看作是一个核蛋白复合物，具有产生PMP22转录本的酶活性，该复合物受响应于细胞内信号和表观遗传修饰的转录因子的变构调节。PMP22转录本水平的控制一直是治疗开发的主要治疗目标之一，这一综述总结了这些方法以及表征PMP22基因调节的努力[3]。

CMT1A是CMT最常见的类型，占所有CMT的60%-70%，由17p11.2染色体上的重复导致PMP22的过表达。PMP22基因受到严格的调节，其表达的小变化会影响髓鞘形成并影响运动和感觉功能。迄今为止，CMT1A的治疗是症状性的，传统的药物选择已经令人失望。在这里，我们回顾了CMT1A的过去、现在和未来的治疗选择，特别强调PMP22靶向小干扰RNA和反义寡核苷酸的巨大治疗潜力[4]。

CMT是最常见的遗传性神经病变，最常见的遗传模式是常染色体显性遗传，尽管也有X连锁和常染色体隐性亚型。除了各种遗传模式外，还有许多与CMT相关的基因，反映了这种疾病的异质性。下一代测序（NGS）扩大和简化了与CMT相关或相关的基因/分子的诊断产量，这对于为当前和未来的靶向疾病修饰治疗选择提供基础至关重要。对疾病修饰治疗的研究主要集中在最常见的基因突变（PMP22、GJB1、MPZ和MFN2）上。在这篇综述中，我们强调了这些CMT亚型的临床背景、分子理解和治疗研究，同时也讨论了与剩余较少见的CMT亚型相关的治疗研究[5]。

据报道，PMP22基因相关神经病变的临床表现范围很少。为了确定PMP22基因变异的频率并建立其基因型-表型相关性。128例疑似遗传性脱髓鞘神经病变的患者接受了PMP22基因的拷贝数变异和点突变的评估。其中，只有27例（男：女：19:8）来自18个家庭的患者患有PMP22基因相关神经病变；他们随后被分析以确定基因型-表型相关性。25例患者有PMP22重复，而2例患者有PMP22错义突变（p.A114V和p.L80P）。神经病变的发病年龄从婴儿到63岁不等，症状持续时间从2年到32年不等。观察到颅神经功能障碍，表现为上睑下垂、眼肌麻痹、双侧面肌无力以及感觉神经性听力丧失，除了许多全身性特征。三名患者无症状。除了一名患者外，所有患者都能行走。男性患者的正中神经传导速度和从腓总神经诱发的运动反应幅度显著降低。与早期发病组相比，晚期发病组残疾程度明显更严重。否则，无论性别、发病年龄、家族史和尺神经传导速度如何，平均发病年龄、骨骼畸形的频率、运动无力模式、肌肉牵张反射、感觉障碍、残疾评分量表和电生理参数都是可比的。本研究中PMP22重复的相对低频率需要更全面的搜索来确定遗传病因。进一步研究其他基因变异以及修饰基因及其对表型异质性的影响是有意义的[6]。

CMT1A是由17号染色体上包含PMP22基因的1.5 Mb串联重复引起的最常见的遗传性周围神经病变。这种剂量依赖性的PMP22过表达导致施万细胞对周围神经的髓鞘形成受损。为了更好地了解CMT1A的潜在致病机制，我们研究了PMP22重复在CMT1A小鼠模型和患者来源的诱导多能干细胞分化为施万细胞前体（iPSC-SCPs）中的细胞稳态中的作用。我们对两种发育中的CMT1A小鼠模型的坐骨神经和CMT1A患者来源的iPSC-SCPs进行了脂质组学和全转录组测序（RNA-seq）。对于CMT1A小鼠的坐骨神经，胆固醇和脂质代谢在整个发育过程中以剂量依赖性方式下调。对于CMT1A iPSC-SCPs，转录分析揭示了与自噬和脂质代谢相关的基因的强烈抑制。基因本体富集分析确定了与质膜成分和细胞受体信号通路相关的途径的干扰。脂质组分析证实了CMT1A iPSC-SCPs中质膜脂质的严重失调，特别是鞘脂。此外，我们确定了脂筏动力学降低，质膜流动性紊乱，以及胆固醇摄取和储存受损，这些都可能是由于患者来源的CMT1A iPSC-SCPs中脂质储存稳态的改变。重要的是，这种表型可以通过刺激自噬和脂解来挽救。我们得出结论，PMP22重复扰乱了细胞内脂质储存，并导致质膜因脂质组成改变而更加紊乱，这可能导致轴突-神经胶质相互作用的受损。此外，针对脂质处理和代谢可能为治疗CMT1A患者提供希望[7]。

遗传性神经病变，统称为Charcot-Marie-Tooth病（CMT）和相关疾病，是一组异质的遗传性周围神经病变，总体上是最常见的遗传性神经疾病，估计患病率为1:2500。近年来，遗传性神经病变领域在基因发现和治疗方面取得了重大进展，这要归功于下一代测序（NGS）方法。这些研究已确定了100多个致病基因和新突变，这使得CMT的分类更加困难。尽管有这么多不同的突变基因，但大多数CMT形式都共享类似的临床表型，由于这种表型的同质性，CMT的遗传测试越来越多地通过使用NGS面板进行。大多数患者仍然有一种突变，这四种最常见的基因之一（PMP22重复-CMT1A、MPZ-CMT1B、GJB1-CMTX1和MFN2-CMT2A）。本章主要关注这四种形式及其潜在的治疗方法[8]。

CMT是一种常见的异质性、非综合征性遗传性神经病变，主要影响周围神经系统。CMT1A是最常见的类型，占所有诊断的CMT病例的近50%。CMT1A是由周围髓鞘蛋白22（PMP22）基因的重复引起的。PMP22蛋白的过表达使施万细胞中的蛋白质折叠装置过载，并激活未折叠蛋白反应。这导致施万细胞凋亡、脱髓鞘和二次轴突退化，最终导致神经功能障碍。在过去几十年中，已经开发了几种不同的基因治疗方法来治疗CMT1A。几乎所有这些方法都处于临床前阶段，使用过表达PMP22的CMT1A动物模型。治疗目标是实现基因沉默，直接或间接地，从而逆转CMT1A的遗传机制，使髓鞘恢复并防止轴突丢失。随着有希望的治疗方法的迅速出现，治疗反应和临床相关的生物标志物变得至关重要。这些生物标志物和敏感的临床评估工具将有助于设计和成功完成CMT1A未来的临床试验[9]。

遗传性多神经病是一组疾病，其中最常见的是Charcot-Marie-Tooth病（CMT）。从临床角度来看，高弓足是CMT的典型特征，但并非特异性。运动体征如双侧足下垂在感觉体征中占主导地位。约80个基因的突变会导致CMT。尽管临床体征几乎无法区分这些基因型，但经典的神经电图可以明显地区分：正中神经传导速度小于或大于38m/s可以区分CMT1型和CMT2型。最常见的两种形式是CMT1A，由PMP22基因的重复引起，以及遗传性压力易感麻痹性神经病（HNPP），由PMP22基因的缺失引起[10]。

综上所述，PMP22是一种重要的基因，其突变和表达水平的变化与多种遗传性周围神经病变有关。PMP22的过表达和缺失会导致CMT1A和HNPP等疾病，这些疾病会影响周围神经系统的髓鞘形成和功能。研究表明，PMP22的表达受到严格的调节，并且其表达水平的变化会影响细胞的脂质稳态和质膜组织。基因治疗策略已被开发出来，以减少PMP22的表达，并有望治疗CMT1A。未来的研究需要进一步探索PMP22在遗传性神经病变中的作用机制，并开发更有效的治疗方法。