Gne-flox 基因敲除小鼠

基因GNE编码的是唾液酸生物合成途径中的限速酶，即尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖2-表异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶（GNE）。这种双功能酶在唾液酸的生物合成中起着至关重要的作用。GNE基因的突变是导致GNE肌病的原因，这是一种成年后开始的进行性肌病。GNE肌病相关的GNE突变主要是错义突变，导致GNE酶活性降低，但并非完全丧失。GNE肌病的确切发病机制尚不清楚，但可能与异常的（肌肉）唾液酸化有关。研究表明，GNE肌病相关的GNE突变包括122种错义突变、11种无义突变、14种插入/缺失突变和7种内含子突变，所有这些突变都被存放在在线GNE变异数据库中。通过对GNE变异数据库的分析，研究人员发现了一些频繁发生的、未报告的GNE错义突变/多态性，这对于未来的序列解释非常重要。基于等位基因频率，研究人员估计GNE肌病在世界范围内的患病率为4-21/100000。这一先前未被认识到的较高患病率证实了这样的怀疑：许多患者可能未被诊断出来。提高医生对GNE肌病的认识对于识别新的患者至关重要，这有助于更好地理解该疾病的发病机制，并有助于正在进行的治疗试验的成功[1]。

GNE基因及其多种mRNA变体在不同人类组织中的表达模式已被研究。研究发现，在九种不同的GNE亚型中，转录本变体1、X1和X2在骨骼肌中表达，这表明它们可能与GNE肌病有关。这项研究提供了关于GNE在人组织中的表达模式的新数据。结果表明，组织特异性病理与骨骼肌中的亚型模式之间可能存在联系，这可能为GNE肌病的新治疗策略提供线索[2]。

为了开发评估AAV基因治疗载体制造唾液酸的能力的实验，并确定用人类GNE替代小鼠Gne基因表达所需的剂量，研究人员开发了一种新型小鼠Gne基因敲除细胞系和GNE缺陷型人肌肉细胞系。他们测试了不同AAV载体增加唾液酸特异性凝集素（包括MAA和SNA）结合的效力。结果显示，过表达GNE可以刺激MAA结合，且这种结合与剂量相关。使用组成型启动子CMV比使用肌肉特异性启动子（MCK、MHCK7）显示出更高的MAA结合诱导。在野生型小鼠中，使用CMV启动子的AAV载体在肌肉中刺激人类GNE表达的水平与内源性小鼠Gne相当，而使用肌肉特异性启动子的AAV需要更高的剂量。AAV在骨骼肌中的分布趋势在使用CMV作为启动子时更高，这与病毒衣壳的唾液酸化增加相关。这些结果表明，AAV载体可以有效地将GNE基因传递到骨骼肌中，而不会对非肌肉组织造成过大的负担，因此可以用来治疗GNE肌病[3]。

GNE肌病是一种罕见的常染色体隐性遗传的远端肌病，由GNE基因的双等位基因突变引起。GNE基因编码UDP-N-乙酰氨基葡萄糖2-表异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶。该研究讨论了22名中国GNE肌病患者的临床特征、病理特征、遗传图谱和典型临床表现。分子分析揭示了GNE中14种已报道的突变和7种新型突变，包括c.125G>A (p.P42Q)、c.226G>A (p.V76I)、c.970C>G (p.H324D)、c.155A>G (p.D52G)、c.1055G>A (p.R352H)、c.1064G>A (p.G355E)和c.491 T>C (p.I164T)。D207V是最常见的突变，其等位基因频率为25%。共有21名患者表现出典型的临床表现，只有1名患者表现出近端肌肉无力。一名携带p.V603L和p.R160X突变的患者表现出特发性血小板减少和远端无力。有4名女性患者在怀孕后病情迅速恶化。该研究揭示了GNE中的7种新型突变，其中p.D207V被证明是中国患者的一个潜在热点突变。特发性血小板减少应引起GNE肌病患者关注。27%的女性患者在怀孕或分娩后病情迅速恶化[4]。

GNE肌病是一种罕见的神经肌肉疾病，主要影响成人，是一种常染色体隐性遗传疾病。尽管普遍存在，但GNE肌病在波斯犹太社区中最为普遍，这些社区居住在伊朗、以色列或美国。这种情况在远东亚洲（日本和邻国）的人口中也有大量报道，在法国附近，在保加利亚也有报道。GNE肌病导致肢体肌肉无力（远端肌病），最初和主要影响足部屈肌。GNE肌病的通用术语现在已被完全接受，并涵盖了两个先前描述的实体：四头肌节段肌病（也称为包涵体肌病（hIBM）的常染色体隐性形式）和非卡肌病（或具有边缘空泡的远端肌病DMRV）。这种肌病是由编码双功能酶UDP-N-乙酰氨基葡萄糖-2-表异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶的GNE基因突变引起的。这种酶在代谢途径的两个水平上发挥作用，导致唾液酸的合成。唾液酸也称为N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac或NANA），是一种单糖，对于其他蛋白质或脂质分子在其表面需要糖残基才能有效发挥作用至关重要。GNE肌病的特点是肌纤维内存在组织学病变（边缘空泡）。在提示性背景下，它们相当典型，但在不同肌肉之间非特异性和不一致。GNE肌病的诊断主要基于临床线索，包括肌肉成像，并通过遗传研究得到证实。虽然已经开发了有前景的治疗试验来补偿这种新发现的代谢缺陷，但到目前为止，这种肌病的治疗仍然是纯粹的支持性的[5]。

GNE肌病，也称为遗传性包涵体肌病（HIBM）或非卡肌病，是一种罕见的常染色体隐性肌肉疾病，其特征是进行性骨骼肌萎缩。GNE肌病是由GNE基因突变引起的，GNE基因编码唾液酸生物合成的限速酶。该疾病的病理生理学尚不完全清楚，但肌肉糖基化低唾液酸化被认为起着重要作用。典型的表现是双侧足下垂，这是由于前胫肌无力，在成年早期开始。疾病在接下来的几十年里缓慢进展，影响全身的骨骼肌，直到疾病的晚期阶段才相对保留四头肌。在年轻成年人出现双侧足下垂时，应考虑GNE肌病的诊断。肌肉活检的组织病理学发现包括纤维大小变化、萎缩纤维、缺乏炎症以及改良Gomori三色染色上的特征性“边缘”空泡。诊断通过在GNE基因的两个等位基因中存在致病性（主要是错义）突变而得到证实。尽管目前还没有批准治疗这种疾病的方法，但正在进行几项有潜力的治疗研究，包括底物替代和基于基因治疗的方法。然而，开发GNE肌病的治疗方法受到几个因素的复杂影响，包括疾病罕见、有限的临床前模型、缺乏可靠的生物标志物以及疾病进展缓慢[6]。

远端肌病是遗传性原发性肌肉疾病，其特点是发病时手和/或脚的突出无力。发病年龄（从儿童早期到成年）、肌肉无力分布（上肢与下肢）和组织学发现（从非特异性肌病变化到肌纤维排列紊乱和边缘空泡）非常不同。然而，尽管具有广泛的临床和遗传异质性，远端肌病是一类肌肉萎缩症：遗传性疾病，其特点是进行性肌肉纤维丢失。肌性先天性关节挛缩症也是一种远端肌病，通常由局灶性肌肉发育不良引起。大规模并行测序进一步扩大了与远端肌病相关的基因列表，并有助于识别在更常与骨骼或其他心肌疾病相关的基因中引起远端肌病的新型罕见变异。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）与常染色体显性远端肌病相关。四种基因（ADSSL、ANO5、DYSF、GNE）中的致病性变化导致常染色体隐性远端肌病；五种基因（DES、MYH7、NEB、RYR1和TTN）中的致病性变异导致显性或隐性远端肌病。最后，最近阐明了威尔兰德样远端肌病的双基因机制。先前在骨病（佩吉特病）中发现的SQSTM1的罕见致病性突变，与TIA1中的一种常见多态性结合时，意外地导致远端肌病。本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[7]。

综上所述，GNE基因突变导致的GNE肌病是一种罕见的进行性肌病，其特点是唾液酸生物合成途径中关键酶的缺陷。GNE肌病的发病机制尚不完全清楚，但研究表明，肌肉的低唾液酸化可能在该疾病的病理生理学中起重要作用。目前，尚无批准的治疗GNE肌病的方法，但正在进行的临床前和临床试验为治疗该疾病提供了希望。随着对GNE基因和GNE肌病发病机制的进一步研究，有望开发出更有效的治疗方法，以改善GNE肌病患者的预后和生活质量。