Cspg4-KO 基因敲除小鼠

基因Cspg4，也称为神经-胶质抗原2（NG2）或硫酸软骨素蛋白聚糖4，编码一种跨膜蛋白聚糖，是人体表面组中最大和结构最复杂的巨分子。Cspg4的转录本在进化上高度保守，并且由于翻译后蛋白的复杂细胞内处理，它会产生一系列的糖基化形式，具有执行变体特异性功能的潜力。Cspg4介导的分子事件是通过与40多个假定配体的相互作用以及细胞外域和细胞质尾部的协同参与来实现的。通过PG与细胞骨架及其调节剂之间的紧密功能连接，可以激发交替的内外信号转导。Cspg4在质膜上的侧向移动以及与微区限制性内化和内吞作用的交叉，也证明了它影响两种信号机制的能力。由于Cspg4可能参与的多种分子相互作用，以及其细胞内结构域的差异化磷酸化，该蛋白聚糖因其独特的能力而脱颖而出，能够影响许多细胞现象，包括那些涉及病理条件的现象。

Cspg4的表达受到多种因素的调节，包括炎症和缺氧，以及甲基转移酶、转录因子（如Sp1、配对盒[Pax]3和Egr-1）和miR129-2等。这些调节因子对Cspg4介导的细胞过程至关重要，如中枢神经系统（CNS）的胶质瘢痕形成或肿瘤生长和转移。因此，它们是建立基于NG2的新型治疗策略的潜在靶点，用于治疗CNS损伤、癌症和其他此类疾病[1]。

心脏周细胞在心脏微血管中普遍存在，但在缺血诱导的重塑过程中的作用尚不清楚。研究表明，周细胞迁移到损伤部位，表达促纤维化基因，与心肌梗死（MI）后血管渗漏增加相一致。心脏周细胞在MI后不同时间点的单细胞RNA-Seq揭示了与血管通透性、细胞外基质产生、基底膜降解和TGF-β信号通路相关的基因的时序调节诱导。在Cspg4表达的细胞中敲除TGF-β受体1可减少MI后的纤维化，导致心脏射血分数的暂时改善。此外，Cspg4表达细胞的基因敲除导致MI后第二周血管通透性过度、心脏功能下降和死亡率增加。这些数据揭示了心脏周细胞在控制血管稳态和急性缺血损伤后的纤维化反应中的重要作用，这些信息将有助于指导开发新的策略以保持血管完整性并减轻病理性心脏重塑[2]。

软组织肉瘤（STS）是一类异质性和促转移性肿瘤。Cspg4是一种细胞表面蛋白聚糖，具有致癌功能。它最近被发现是免疫治疗的潜在靶点，包括基于Cspg4特异性嵌合抗原受体（CAR）的重定向细胞因子诱导杀伤淋巴细胞（CSPG4-CAR.CIKs）的细胞治疗。Cspg4在STS中的表达尚不清楚。研究发现，Cspg4表达在样本中存在异质性。高表达与年轻患者的年龄、更多未分化多形性肉瘤和黏液纤维肉瘤病理亚型、更多躯干肿瘤部位和更多CINSARC高风险样本相关。Cspg4表达高的患者5年无病生存率（DFS）为49%（95% CI 42-57），而Cspg4表达低的患者为61%（95% CI 56-68），在Cspg4表达高的患者中，事件风险增加了49%（HR 1.49，95% CI 1.14-1.94）。这种不利的预后价值在多变量分析中持续存在，独立于其他变量。Cspg4表达低和高肿瘤之间的免疫变量存在显著差异。Cspg4表达低的肿瘤表现出更高的抗肿瘤细胞毒性免疫反应，以及更高的对免疫检查点抑制剂（ICI）的敏感性。相比之下，Cspg4表达高的肿瘤表现出免疫排斥的肿瘤微环境特征，这可能是由于不成熟的混乱微血管和/或收缩性肌成纤维细胞的存在。理论上，Cspg4表达高的STS患者是CAR.CIKs的候选者，显示出较短的DFS和免疫环境不利于CAR.CIKs的敏感性，这可以通过结合抗血管生成药物来改善，这些药物能够使肿瘤血管正常化。相比之下，Cspg4表达低的STS是ICI免疫治疗的更好候选者[3]。

在神经退行性疾病（如帕金森病[PD]和阿尔茨海默病[AD]）的发病机制中，小胶质细胞起着关键作用。病理刺激下，小胶质细胞从监视状态转变为过度激活状态。然而，增殖小胶质细胞的分子特征及其对神经退行性发病机制的贡献尚不清楚。研究发现，Cspg4表达的小胶质细胞是神经退行性过程中具有增殖能力的小胶质细胞的一个特定亚群。在PD小鼠模型中，Cspg4阳性小胶质细胞的百分比增加。Cspg4阳性小胶质细胞的转录组分析揭示了Cspg4高表达小胶质细胞具有独特的转录组特征，以细胞周期基因的富集和负责神经炎症和吞噬作用的基因的低表达为特征。它们的基因特征与已知的疾病相关小胶质细胞不同。静息Cspg4高表达小胶质细胞的增殖由病理性α-突触核蛋白所诱发。在成年小鼠脑中移植Cspg4高表达小胶质细胞，并耗尽内源性小胶质细胞，发现Cspg4高表达小胶质细胞移植组比Cspg4阴性对照组具有更高的存活率。一致地，Cspg4高表达小胶质细胞在AD患者的脑中检测到，并在AD动物模型中显示出扩张。这些发现表明，Cspg4高表达小胶质细胞是神经退行性过程中胶质细胞增生的一个来源，这可能为治疗神经退行性疾病开辟一条新的途径[4]。

下颌髁突软骨中的细胞通过其与细胞外基质的相互作用来感知并与其机械微环境相互作用。NG2/CSPG4是一种跨膜蛋白聚糖，与VI型胶原结合，并通过机械加载敏感的信号通路（包括ERK 1/2）参与细胞应激反应。研究表明，NG2/CSPG4在颞下颌关节（TMJ）骨关节炎（OA）的起始和进展中发挥作用，并通过机械加载以依赖性方式参与ERK 1/2的激活。体内，使用手术去稳定化方法在对照和NG2/CSPG4敲除小鼠中诱导TMJ OA。在对照小鼠中，NG2/CSPG4在TMJ OA的早期阶段被耗尽，而NG2/CSPG4敲除小鼠具有更严重的软骨退化、OA蛋白酶的关键表达升高以及OA基质合成基因的抑制。在体外，研究人员从对照和NG2/CSPG4敲除细胞中表征了转录组和蛋白质，并发现了ERK 1/2信号轴的显著失调。为了表征NG2/CSPG4的机械生物学反应，研究人员使用压缩生物反应器对细胞-琼脂-胶原支架施加机械负荷，并说明NG2/CSPG4敲除细胞无法机械激活ERK 1/2，并且与体内测量的相同关键OA生物标志物的表达变化相关。这些发现表明，NG2/CSPG4参与了TMJ软骨的机械稳态，并且在包括OA在内的退行性关节病的发展中发挥作用[5]。

综上所述，Cspg4是一种多功能蛋白聚糖，在细胞行为和多种疾病中发挥着重要作用。它参与细胞存活、迁移、血管生成、细胞骨架调节、信号转导、血管稳态、纤维化反应、神经退行性过程和骨关节炎的进展。Cspg4的表达受到多种因素的调节，包括炎症、缺氧和转录因子等。Cspg4的失调与不良预后相关，并且它是免疫治疗的潜在靶点。因此，深入研究Cspg4的功能和调控机制，对于开发新的治疗策略具有重要意义。