Rbm20-KO 基因敲除小鼠

RBM20，也称为RNA结合基序蛋白20，是一种脊椎动物和肌肉特异性RNA结合蛋白，属于富含丝氨酸和精氨酸的剪接因子家族。RBM20基因最早被鉴定为与扩张型心肌病（DCM）相关的基因[1]。早期研究表明，Rbm20基因敲除小鼠的RBM20靶基因剪接发生破坏，是DCM的致病机制。临床研究表明，RBM20基因的致病性变异与早期发病的DCM和死亡率高相关。随后，采用致病性变异敲入动物模型的研究表明，RBM20中精氨酸-丝氨酸富含区域的变异不仅破坏剪接，还阻碍核质运输，导致肌浆中形成RBM20生物分子凝聚体。相反，携带RRM（RNA识别基序）中与疾病相关的变异的小鼠，尽管RBM20靶基因的剪接发生破坏，但没有出现不良重塑或猝死的迹象。因此，剪接破坏、生物分子凝聚体或两者是否导致扩张型心肌病仍存在争议。除此之外，还有其他问题需要解答，例如RBM20心肌病是否存在性别二态性。RBM20心肌病的临床特征是什么？为什么有些个体会发展为更严重的疾病？在本综述中，我们将总结报告的观察结果，并讨论从使用体内动物模型和体外人诱导多能干细胞衍生的心肌细胞研究中得出的RBM20心肌病的潜在机制[1]。

突变是扩张型心肌病（DCM）的常见原因之一。许多RBM20突变集中在精氨酸/丝氨酸富含（RS富含）区域，该区域介导核定位。这些突变导致RBM20错位到肌细胞胞浆中形成异常的核糖核蛋白（RNP）颗粒，并导致心脏基因的异常选择性剪接，进而导致DCM。研究人员使用腺嘌呤碱基编辑（ABE）和先导编辑（PE）来纠正人类同源诱导多能干细胞（iPSC）衍生心肌细胞中RS富含区域内的致病性p.R634Q和p.R636S突变。使用ABE纠正RBM20R634Q人类iPSCs，实现了92%的A-to-G编辑效率，这使心脏基因的选择性剪接正常化，恢复了RBM20的核定位，并消除了RNP颗粒的形成。此外，还开发了一种PE策略来纠正iPSCs中的RBM20R636S突变，并观察到40%的A-to-C编辑效率。为了评估ABE治疗DCM的潜力，还创建了Rbm20R636Q突变小鼠。同型（R636Q/R636Q）小鼠出现严重的心脏功能障碍、心力衰竭和早逝。通过腺相关病毒血清型9全身递送含有ABEmax-VRQR-SpCas9和单引导RNA的ABE成分，恢复了这些小鼠的心脏功能，并延长了寿命。RNA测序分析显示，与未经治疗小鼠中观察到的异常基因表达相比，ABE校正挽救了治疗过的R636Q/R636Q小鼠的心脏转录组特征。这些发现表明，精确校正遗传突变的精确基因组编辑是一种很有前途的治疗DCM的方法[2]。

RBM20（RNA结合基序蛋白20）突变导致一种临床上具有攻击性的扩张型心肌病，具有发生恶性室性心律失常的风险增加。RBM20是一种剪接因子，针对多个关键心脏基因，如Titin（TTN）和CAMK2D（钙/钙调蛋白依赖性激酶II delta）。异常的TTN剪接被认为是RBM20诱导的扩张型心肌病的主要决定因素，但可能无法解释心律失常增加的风险。研究人员比较了RBM20和TTN突变携带者的临床特征，并使用先前生成的Rbm20敲除（KO）小鼠来研究Rbm20依赖性剪接的下游效应。对Rbm20 KO小鼠的分离心肌细胞进行了细胞电生理和Ca2+测量，以确定降低Rbm20水平对细胞内的后果。与TTN突变携带者相比，人类RBM20突变携带者持续性室性心律失常更为频繁（44% vs 5%，P=0.006）。Rbm20 KO小鼠中影响Ca2+和离子处理基因的剪接事件丰富，最显著的是CamkIIδ和RyR2基因。Rbm20 KO小鼠中CamkIIδ的异常剪接导致CamkIIδ向已知激活L型Ca2+电流（ICa,L）的δ-A亚型显著转变。与此一致，研究发现ICa,L增加，细胞内Ca2+超载和肌浆网Ca2+含量增加。此外，不仅是Rbm20的完全丧失，即使是Rbm20的杂合丧失也增加了自发性肌浆网Ca2+释放，这可以通过使用ICa,L拮抗剂维拉帕米治疗来减轻。研究人员发现，Rbm20的丧失会干扰Ca2+处理，导致肌浆网Ca2+释放更加促心律失常。与TTN突变携带者相比，携带致病性RBM20突变的患者尽管左心室功能相似，但室性心律失常更多。实验数据表明，RBM20突变携带者可能从ICa,L阻滞剂治疗中受益，以减少心律失常负担[3]。

综上所述，RBM20是一种重要的RNA结合蛋白，参与调节心脏基因的选择性剪接。RBM20基因的突变与扩张型心肌病（DCM）的发生发展密切相关，导致心脏基因剪接异常、心律失常风险增加、心脏功能障碍和早逝。研究表明，精确校正RBM20基因突变可能是一种很有前途的治疗DCM的方法。此外，RBM20突变携带者可能从ICa,L阻滞剂治疗中受益，以减少心律失常负担。RBM20的研究有助于深入理解DCM的发病机制，为DCM的治疗和预防提供新的思路和策略。