杜氏肌营养不良症 （DMD） 是一种致死性的 X 染色体连锁隐性遗传疾病，每 3500-5000个新生男婴中，便有一人罹患此病 【1】 。该疾病是由于 DMD 基因突变引起的抗肌萎缩蛋白表达缺失，该蛋白作为连接细胞内细胞骨架actin和肌纤维膜上糖蛋白复合物的一种重要连接蛋白 【2】 。有功能的抗肌萎缩蛋白缺失会导致肌细胞膜破损，从而引起进行性的肌肉退化。作为一种病因明确的单基因遗传疾病，适合用于基因治疗。先前，已有研究报道，在小鼠、猪、狗的DMD疾病模型中进行了基因治疗，该遗传疾病的表型有一定恢复 【3-6】 。然而，在体内对DMD疾病临床样本进行基因治疗的安全性及有效性仍待评估。
近日，来自中山大学中山医学院的 李小平 研究员、中国科学院广州生物医药与健康研究院的 赖良学 研究员团队，及中山大学附属第一医院的 张成 教授团队在 Genome Medicine 杂志上在线发表了一篇题为 In vivo genome editing in mouse restores dystrophin expression in Duchenne muscular dystrophy patient muscle fibers 的文章， 这项研究通过将 DMD 基因51号外显子缺失的临床来源的肌源性干细胞 （muscle-derived stem cells, MDSCs） 移植到NSI （NOD-scid-IL2Rg-/-） 免疫缺陷小鼠的胫骨前肌中，制备了一种理想的、定制化的人源化肌肉嵌合小鼠模型 （PDX DMD） ，并对其进行了后续的体内基因治疗，这种新型动物模型为遗传疾病基因治疗的安全性和有效性提供了一种新型评估手段 （图1） 。
人源化动物模型可以提供一个类似人的体内微环境，从而更好模拟人的生理生化或病理过程。用于基因治疗的理想人源化动物模型应具备以下特征：（1）全身或局部具有与临床一致或相似的基因突变；（2）能够对人来源的基因或细胞进行长期的可视化监测；（3）能够长期分析疾病的进程；（4）允许执行快速的、可重复的遗传操作；（5）制备人源化动物模型的方法简单，可产生定制化的人源化动物模型，为精准医学的研究做铺垫。基于以上特征，研究者将DMD病人来源的肌源性干细胞移植到免疫缺陷鼠的胫骨前肌，创造性地构建了人源化肌肉嵌合DMD小鼠模型，并利用不同的基因编辑策略 （Δ45–55，Δ46–54和INDEL50） 对其进行了基因治疗。在PDX DMD小鼠模型中，超过10%的人肌纤维恢复表达dystrophin，并且恢复表达的dystrophin具有生物学功能。该研究为体内基因治疗的临床前探索提供了可行性依据。
图1 实验流程示意图
中山大学中山医学院 李小平 研究员、中国科学院广州生物医药与健康研究院 赖良学 研究员和中山大学附属第一医院 张成 教授为该论文的共同通讯作者。中山大学 （现暨南大学附属第一医院） 陈孟龙 博士、中国科学院广州生物医药与健康研究院博士研究生 石惠 、 苟士学 为该论文的共同第一作者。
原文链接
https://genomemedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13073-021-00876-0
制版人：十一
参考文献
1. Mendell JR, Shilling C, Leslie ND, Flanigan KM, al-Dahhak R, Gastier-Foster J, Kneile K, Dunn DM, Duval B, Aoyagi a, et al: Evidence-based path to newborn screening for Duchenne muscular dystrophy. Ann Neurol 2012, 71: 304–313.
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4. Long C, Amoasii L, Mireault AA, McAnally JR, Li H, Sanchez-Ortiz E, et al. Postnatal genome editing partially restores dystrophin expression in a mouse model of muscular dystrophy. Science. 2016;351:400–3.
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6. Amoasii L, Long C, Li H, Mireault AA, Shelton JM, Sanchez-Ortiz E, et al. Single-cut genome editing restores dystrophin expression in a new mouse model of muscular dystrophy. Sci Transl Med. 2017;9(418):eaan8081.
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