Slc18a2-flox 基因敲除小鼠

SLC18A2，也称为囊泡单胺转运蛋白2（VMAT2），是溶质载体家族18成员A2基因编码的一种蛋白质。该蛋白质在神经元中负责将多巴胺、5-羟色胺和去甲肾上腺素等神经递质转运到囊泡中，从而调节神经递质的储存和释放。SLC18A2的功能异常可能导致多种神经系统疾病，如帕金森病、精神分裂症和药物成瘾等。

肥胖与认知能力下降相关，脂肪组织（AT）与大脑之间存在一个重要的调控轴。研究发现，从三个队列的脂肪组织RNA测序中鉴定出188个与不同认知领域表现相关的基因，其中大部分基因涉及突触功能、磷脂酰肌醇代谢、补体级联、抗炎信号通路和维生素代谢。这些发现被转化为血浆代谢组，循环血液中大多数这些基因的表达水平也与816名参与者中的几个认知领域相关。在果蝇脂肪体中靶向错误表达候选基因同源物显著改变了果蝇的记忆和学习能力。其中，下调与神经递质释放循环相关的基因SLC18A2改善了果蝇和老鼠的认知能力。上调果蝇脂肪体中的RIMS1增强了认知能力。目前的结果表明，AT转录组与人类大脑功能之间存在先前未知的联系，为AT提供了前所未有的诊断/治疗靶点[1]。

VMAT2基因（SLC18A2）的变异与发展为阿片类药物依赖的风险增加有关。一项研究旨在确定选定的色氨酸能和去甲肾上腺素能基因变异是否与海洛因成瘾相关。研究对象包括荷兰欧洲血统的281名阿片类药物依赖志愿者（美沙酮维持治疗或海洛因辅助治疗）、163名接触阿片类药物但从未发展为阿片类药物依赖的志愿者和153名健康对照者。结果显示，六个基因中的20个变异与海洛因依赖呈名义关联，其中包括三个SLC18A2 SNPs（rs363332、rs363334和rs363338）的联合效应与海洛因依赖呈实验意义上的显著关联（pfinal=0.047）。结论是，需要进一步的研究来确认和阐明这些变异在阿片类药物成瘾易感性中的作用[2]。

一项病例报告描述了一名6个月大的男性婴儿，他出现了发育迟缓和疑似脑瘫的症状，并被诊断为婴儿帕金森病-肌张力障碍2型。全外显子组测序发现，由于10p15.3q26.3染色体上的父系单亲二倍体（UPD），SLC18A2基因中存在纯合子c.710C>T（p.Pro237His）突变，导致脑多巴胺-血清素囊泡转运病。Sanger测序证实，他的未受影响的父亲以杂合子状态携带相同的突变，而他的母亲没有携带相同的突变。在三个不同国家的三个家族中，已经发现了SLC18A2的常染色体隐性基因突变。婴儿接受了普拉克索（一种多巴胺受体激动剂）的治疗，与治疗前相比，静止性震颤有所改善，但运动障碍没有得到明显改善。该病例证实了SLC18A2基因的致病突变和脑多巴胺-血清素囊泡转运病，并证实了UPD纯合子形成机制，以及多巴胺受体激动剂治疗可以改善受影响个体的某些症状[3]。

对罕见变异的神经遗传疾病进行了全外显子组测序，发现了45个新的变异，分别位于43个已知疾病基因、41个候选基因和10个家族的拷贝数变异（CNV）中。在候选基因中，我们发现了PRUNE、VARS和DHX37存在于多个家族中，AGBL2、SLC18A2、SMARCA1、UBQLN1和CPLX1的纯合子功能丧失变异。神经影像学和计算机分析候选基因与已知疾病基因之间的功能和表达邻近性，为进一步理解特定类型脑畸形的遗传网络提供了更深入的了解[4]。

评估候选基因序列变异和表达有助于了解甲基苯丙胺使用障碍并指导潜在的治疗。研究者调查了SLC18A1、SLC18A2、BDNF和FAAH四个候选基因中的单核苷酸多态性（SNP）和基因表达，包括29名甲基苯丙胺使用障碍患者和30名对照者。SLC18A1 Pro4Thr与甲基苯丙胺使用障碍相关（OR = 6.22；p=0.007）。SLC18A2变异，rs363227和rs363387，与甲基苯丙胺使用严重程度呈负相关（p=0.003），与抑制控制表现呈正相关（p=0.006）。BDNF Val66Met与使用严重程度相关（p=0.008）。与对照者相比，甲基苯丙胺使用者中SLC18A2和FAAH的mRNA水平较低（p=0.021和0.010）。SLC18A1首次被确定为在甲基苯丙胺使用障碍中发挥潜在作用。甲基苯丙胺使用者中较低的SLC18A2和FAAH mRNA水平表明，该临床组中单胺再摄取、循环或释放减少，以及更高水平的anandamide，这可能成为潜在的药物靶点[5]。

帕金森病（PD）是第二种最常见的神经退行性疾病。PD的病理特征是黑质致密部（SNpc）的多巴胺能神经元丧失和α-突触核蛋白聚集。然而，目前尚不清楚不同细胞类型中导致PD病理的分子机制。研究者对15例散发型PD病例和14例对照者获得的15例散发型PD病例的SNpc进行了单核转录组分析。数据集包括约84K个核，代表大脑的所有主要细胞类型，使我们能够对这些细胞类型进行转录组水平的特征分析。重要的是，我们为每个细胞类型识别出多个亚群，并描述了提供对这些亚群不同作用的见解的特异性基因集。我们的发现揭示了PD样本中神经元细胞的显著减少，伴随着胶质细胞和T细胞的增加。亚群分析表明，PD样本中酪氨酸羟化酶（TH）富集的星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞亚群显著减少，以及TH富集的神经元也减少。此外，耗竭亚群的标记基因分析鉴定出28个重叠基因，包括与多巴胺代谢相关的基因（如ALDH1A1、SLC6A3和SLC18A2）。总的来说，我们的研究为理解PD中多巴胺能神经元退化和胶质细胞反应的分子机制提供了一个宝贵的资源，突出了新型亚群和细胞类型特异性基因集的存在[6]。

为了研究SLC18A2基因中P387L突变是否是汉族人群中散发型帕金森病（PD）的原因，研究者招募了931名受试者（455名散发型PD患者和476名健康对照者）。通过基质辅助激光解吸/飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）对SLC18A2 P387L进行基因分型，并通过Sanger测序验证结果。此外，采用病例对照研究来调查突变与散发型PD之间的关系。在931名受试者中，没有发现任何突变。SLC18A2基因中P387L突变在中国汉族人群中很少见，P387L可能不是中国散发型PD的原因。然而，该突变在PD中的作用需要通过具有大量受试者和不同人群的重复研究进一步验证[7]。

研究者发现，SLC18A2（rs363282和rs363238）基因3'-非翻译区（3'-UTR）的两个常见遗传变异与多囊卵巢综合征（PCOS）患者血清卵泡刺激素（FSH）浓度相关。SLC18A2是一种囊泡单胺转运蛋白，对多巴胺调节至关重要。多巴胺可以通过D2受体负调控FSH和胰岛素分泌。这是一项在中国PCOS患者（n = 319）和对照者（n = 220）中进行的横断面研究。PCOS患者根据Androgen Excess Society的标准进行诊断，包括临床和/或生化上的高雄激素血症加上稀发排卵或卵巢多囊。对照组有规律的月经周期，没有高雄激素血症或其他与PCOS相关的内分泌疾病。基于48名PCOS患者的重新测序数据和连锁不平衡分析，选择了标签单核苷酸多态性（SNP）。检查了PCOS病例和对照者中变异（rs363282和rs363238）的等位基因频率及其与表型性状的关系。样本进一步分为两个亚组进行关联分析：AA + AG组和GG组（rs363282），CC + AC组和AA组（rs363238）。通过荧光素酶测定法测量SLC18A2变异的功能效应。将SLC18A2的基因表达与NCBI的基因表达综合数据库（GEO）数据集进行比较。3'-UTR中两个常见遗传变异（rs363282和rs363238）与PCOS组中的血清FSH相关（P=0.005和P=0.001），而在对照组中未发现关联。功能研究表明，两个变异的次要等位基因（rs363282-G和rs363238-A）的荧光素酶活性显著低于rs363282-A（P=0.009）和rs363238-C（P=0.009）。尽管我们没有在其他独立的队列中验证结果，但我们提供了两个SNP的功能证据。由于条件有限，没有包括卵巢卵泡计数和抗米勒氏管激素等更具体的参数，因此无法评估SLC18A2与这些参数之间的关系。研究者发现，SLC18A2中两个基因变异与PCOS患者中的FSH水平存在新的关联。这些发现可能表明，PCOS中卵泡发育和成熟存在一种新的调控机制[8]。

研究者调查了SLC18A2（VMAT2）基因在前列腺癌（PC）诊断和预后中的生物标志物潜力。因此，通过甲基化特异性qPCR和Illumina 450K甲基化微阵列数据分析了767例恶性肿瘤和78例良性根治性前列腺切除术（RP）样本中的SLC18A2启动子甲基化。使用RNAseq数据评估了412例恶性肿瘤和45例良性RP样本中的SLC18A2转录水平。通过免疫组化评估了502例恶性肿瘤和305例良性RP样本中的SLC18A2蛋白。使用Mann-Whitney U检验和/或受试者工作特征（ROC）分析测试了分子变化的癌症特异性。使用对数秩检验、单变量和多变量Cox回归检验进行生存分析。研究者发现，SLC18A2启动子高甲基化高度具有癌症特异性（曲线下面积（AUC）：0.923-0.976），并与RP后生化复发（BCR）相关。SLC18A2转录水平在PC中降低，并且对RP后BCR具有独立的预后价值（多变量HR 0.13，P<0.05）。同样，SLC18A2蛋白在PC中下调（AUC 0.898），并且对BCR具有独立的预后价值（多变量HR 0.51，P<0.05）。SLC18A2蛋白表达降低也与单变量分析中的总体生存率较差相关（HR 0.29，P<0.05）。研究结果突出了SLC18A2作为PC诊断的新有希望的甲基化标志物候选物。此外，SLC18A2表达（RNA和蛋白质）显示出比常规临床病理变量更好的预后潜力。因此，基于SLC18A2的新型分子测试可能在PC检测和高风险患者的识别方面具有有用的未来应用[9]。

婴儿肌张力障碍-帕金森病2型（PKDYS2）是一种罕见的常染色体隐性遗传性运动障碍，在婴儿期发病。该疾病与溶质载体家族18成员A2基因（SLC18A2）的突变相关。有报道称，接受多巴胺能药物试验的患者几乎总是病情恶化，而多巴胺激动剂对某些患者给予不同程度的益处。研究者报告了一名PKDYS2患者的病例，该患者携带SLC18A2基因中的新变异，并接受了多次药物治疗的试验。在2个月大时，首先注意到病例的发育异常和神经检查异常，并经过一系列治疗尝试（例如，使用抗癫痫药物）和诊断程序后，在6岁时通过全外显子组测序（WES）确定了PKDYS2的诊断，揭示了SLC18A2基因中的纯合子病理性变异NM_003054.4:c.1107dup，p.（Val370Serfs*91）。患者随后接受了多种多巴胺能药物（例如，左旋多巴、普拉克索和哌甲酯）的治疗。携带PKDYS2的患者在SLC18A2中携带一个新变异。患者的表型与先前报道的一些PKDYS2患者的表型相似。患者从某些多巴胺能药物（如普拉克索）中获得轻微益处，但副作用导致停止使用测试药物[10]。

综上所述，SLC18A2基因编码的囊泡单胺转运蛋白2（VMAT2）在神经递质储存和释放中发挥着重要作用。SLC18A2的功能异常与多种神经系统疾病相关，包括帕金森病、精神分裂症和药物成瘾等。研究发现，SLC18A2的基因变异与认知能力下降、阿片类药物依赖、多囊卵巢综合征和前列腺癌等多种疾病相关。SLC18A2基因的突变可能导致婴儿肌张力障碍-帕金森病2型（PKDYS2）等运动障碍。此外，SLC18A2基因的启动子高甲基化、转录水平降低和蛋白质表达下调可能在前列腺癌的诊断和预后中具有潜在价值。这些研究结果表明，SLC18A2是一个重要的候选基因，其突变和表达异常可能成为多种疾病的治疗靶点。