Gne-KO 基因敲除小鼠

GNE基因编码尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖2-表异构酶/ N-乙酰甘露糖胺激酶（GNE），这是一种双功能酶，在唾液酸生物合成途径中起着限速作用。唾液酸是一种单糖，对于其他蛋白质或脂质分子在其表面具有糖残基以高效功能是必不可少的。GNE基因的突变导致GNE肌病，这是一种成人起病的进行性肌病。GNE肌病相关GNE突变主要是错义突变，导致GNE酶活性降低，但并非完全缺失。GNE肌病的确切病理机制尚不清楚，但可能涉及异常（肌肉）唾液酸化[1]。

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。GNE肌病在波斯犹太人群中更为普遍，他们生活在伊朗、以色列或美国。这种疾病还在远东亚洲（日本及其周边国家）的人口中大量报道，以及在法国附近的保加利亚也有报道。GNE肌病导致肢体肌肉无力（远端肌病），最初主要影响足部屈肌。GNE肌病是由GNE基因突变引起的，该基因编码双功能酶，UDP-N-乙酰氨基葡萄糖-2-表异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶。这种酶在唾液酸合成的代谢途径中起着两个层次的作用。GNE肌病的特点是肌纤维内有组织学病变（带状空泡），在提示性背景下相当典型，但在不同肌肉之间并不特异和一致。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。尽管正在开发有希望的试验性治疗方法来补偿这种新发现的代谢缺陷，但目前这种肌病的治疗仍然是纯粹的支持性治疗[2]。

GNE肌病（GNEM）是一种严重的肌肉疾病，由UDP-GlcNAc-2-表异构酶/ManNAc-6-激酶（GNE）基因突变引起，该基因编码唾液酸（Sia）生物合成所必需的双功能酶。为了开发用于证明AAV基因治疗载体制造Sia的效力的检测方法，并确定用人类GNE替换小鼠Gne基因表达所需的剂量，研究人员建立了一种MyoD诱导的Gne缺陷细胞系Lec3MyoDI，以及一种GNE缺陷的人类肌肉细胞系，并测试了各种AAV载体增加Sia特异性凝集素结合的能力。qPCR和qRT-PCR方法用于量化AAV生物分布和GNE基因表达，在野生型小鼠中静脉注射设计有不同启动子的AAV载体后。Lec3细胞显示出强烈的MAA结合缺陷，而GNE-/-MB135细胞则没有。通过AAV感染在Lec3和Lec3MyoDI细胞中过表达GNE刺激MAA结合呈剂量依赖性。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。rAAVrh74.CMV.GNE在人肌肉细胞中的表达水平与内源性小鼠Gne相当，剂量为1×1013vg/kg，而具有肌肉特异性启动子的AAV需要更高剂量。当使用CMV作为启动子时，AAV在骨骼肌肉中的生物分布趋势更高，这与其病毒衣壳的唾液酸化增加相关。Lec3和Lec3MyoDI细胞很好地用于检测AAV载体制造Sia的能力。系统性输送rAAVrh74.CMV.GNE可以在不压倒非肌肉组织的情况下将GNE基因替换输送到骨骼肌肉，这表明驱动组成型器官表达的AAV载体可用于治疗GNEM[3]。

GNE肌病是一种常染色体隐性远端肌病，由UDP-N-乙酰氨基葡萄糖2-表异构酶/N-乙酰甘露糖胺激酶基因的双等位基因突变引起。在这项研究中，研究人员讨论了22例中国GNE患者的临床特征、病理特征、遗传谱和典型临床表现。对2005年至2021年间在本研究所的GNE肌病患者进行了回顾性分析。根据标准方案进行了组织病理学分析和基因检测。分子分析揭示了14种已报道的突变和7种新的突变，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)在GNE中。D207V是最常见的突变，显示出25%的等位基因频率。共有21名患者表现出典型的临床表现，只有1名患者出现近端肌肉无力的迹象。一个包含p.V603L和p.R160X突变的病人表现出特发性血小板减少症和远端无力。有4名女性患者在怀孕后迅速恶化。这项研究揭示了GNE中7种新的突变，其中p.D207V被认为是中国患者的一个潜在的突变热点。特发性血小板减少症应成为GNE肌病患者的一个关注点。27%的女性患者在怀孕或分娩后迅速恶化[4]。

研究人员分析了GNE基因及其多个mRNA变体在不同人类组织中的表达谱。使用PCR和靶向RNA-seq，在cDNA组织面板上对GNE及其变体的表达分析进行了。在这项研究中，报道了九种不同的GNE亚型，其中转录本变体1、X1和X2不是组织特异性。转录本变体1、6、X1和X2在骨骼肌肉中存在，表明它们可能在GNE肌病中发挥作用。在当前的研究中，我们提供了关于GNE在人类组织中表达模式的新数据。我们的结果表明，骨骼肌肉特异性病理与亚型模式之间可能存在联系，这可能为GNE肌病的新治疗策略的发展提供线索[5]。

单细胞蛋白活性分析确定了与复发相关的肾肿瘤巨噬细胞。透明细胞肾细胞癌（ccRCC）是一种异质性疾病，术后病程变化很大。为了构建全面的ccRCC肿瘤微环境（TME）图谱，研究人员对治疗初期的ccRCC切除的肿瘤和肿瘤旁组织的造血和非造血亚群进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）。研究人员利用VIPER算法量化单细胞蛋白活性，并通过与流式细胞术的比较验证了这种方法。分析确定了关键的TME亚群，以及它们的调节因子和候选细胞间相互作用，揭示了临床上相关的群体，这些群体通过基因表达分析是无法检测到的。具体来说，研究人员发现了一种肿瘤特异性巨噬细胞亚群，其特征是TREM2/APOE/C1Q上调，并通过空间分辨、定量多光谱免疫荧光得到验证。在一个大型临床验证队列中，这些标记在术后复发的患者的肿瘤中显著富集。因此，这项研究确定了TREM2/APOE/C1Q阳性巨噬细胞浸润作为ccRCC复发的潜在预后生物标志物，以及一个候选治疗靶点[6]。

GNE基因编码的酶启动和调节N-乙酰神经氨酸的生物合成，N-乙酰神经氨酸是唾液酸的先驱。GNE突变通常与非卡肌病和唾液尿有关，遵循常染色体隐性遗传和常染色体显性遗传模式。据报道，单个GNE变异会导致严重的血小板减少症，而不会出现肌肉无力。使用面板测序，研究人员在一个患有生命威胁性出血、严重先天性血小板减少症和血小板分泌缺陷的年轻女孩中发现了GNE中的两种新的复合杂合变异。两种变异都位于GNE的N-乙酰甘露糖胺激酶结构域的核苷酸结合位点。凝集素阵列显示血小板上的α-2,3-唾液酸化减少，这与唾液酸合成的丧失一致，并表明血小板清除迅速。造血干细胞移植（HSCT）使血小板计数正常化。这是第一份关于HSCT治疗遗传性GNE缺陷导致血小板计数正常化的患者的报告[7]。

多囊卵巢综合征（PCOS）是最常见的生殖和代谢障碍，影响育龄妇女。PCOS具有强烈的遗传成分，但其发病机制尚不清楚。研究人员对来自对照和第三代PCOS样小鼠的卵巢组织进行了RNA测序和全基因组DNA甲基化分析。研究人员发现，DNA低甲基化调节与PCOS相关的关键基因，并且一些差异甲基化基因在PCOS妇女的血液样本中也发生了改变，与健康对照相比。基于这一发现，研究人员用甲基供体S-腺苷甲硫氨酸治疗PCOS小鼠模型，并发现它纠正了它们的转录组、神经内分泌和代谢缺陷。这些发现表明，PCOS特征向未来一代的传递是通过DNA甲基化景观的改变发生的，并提出甲基组标记作为这种状况可能的诊断标志物，同时确定了潜在的表观遗传疗法候选者[8]。

远端肌病是一类遗传性原发性肌肉疾病，其特征是在发病时手和/或脚的突出无力。发病年龄（从幼儿到成年）、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带状空泡）变化极大。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，以进行性肌肉纤维丧失为特征。肌病性先天性关节挛缩症也是远端肌病的一种形式，通常由局灶性肌病引起。大规模平行测序进一步扩大了与远端肌病相关的基因的长名单，并有助于识别在更多与骨骼或其他心脏肌肉疾病相关的基因中作为远端肌病致病性稀有变异的基因。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有关。四种基因（ADSSL、ANO5、DYSF、GNE）的致病性改变导致常染色体隐性形式；而五种基因（DES、MYH7、NEB、RYR1和TTN）的致病性变异导致显性或隐性远端肌病。最后，最近阐明了一种二基因机制，是Welander样远端肌病的基础。SQSTM1的罕见致病性突变，以前与骨病（Paget病）相关，当与TIA1中的常见多态性结合时，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[9]。

GNE肌病是一种超罕见肌肉疾病，其特征是缓慢进行性肌肉无力。症状通常在成年早期开始，表现为胫骨前肌无力和萎缩，随着时间的推移缓慢进展，很大程度上保留了股四头肌。肌肉活检显示萎缩纤维和带状空泡，没有炎症。GNE肌病以常染色体隐性方式遗传，患者携带影响唾液酸合成途径的GNE基因突变。在这里，研究人员回顾了GNE肌病的历史和临床方面，并重点关注了先前的治疗试验以及与这种疾病相关的挑战和未满足的需求[10]。

综上所述，GNE基因及其编码的酶在唾液酸生物合成中发挥着关键作用，其突变导致GNE肌病。这种疾病具有复杂的临床和遗传特征，并且在不同人群中具有不同的流行率。研究人员正在努力了解GNE肌病的病理机制，并开发新的治疗方法，以改善患者的预后。