人源化小鼠模型在DNA重复序列致病中的应用【罕见病十宗罪6】

脊髓小脑性共济失调（Spinocerebellarataxia, SCAs）是一组以慢性进行性共济失调为特征的遗传性疾病，目前已发现的致病基因达数十种，多呈常染色体显性遗传，中国较常见的SCA亚型为脊髓小脑性共济失调3型，也称马查多-约瑟夫病（Machado-Joseph, MJD）。

该病的致病基因为ATXN3，ATXN3基因编码的蛋白为ataxin-3蛋白，该基因10号外显子区的(CAG)n重复序列可发生异常扩增突变，导致编码产物多聚谷氨酰胺在神经组织内异常聚集，进而引发大脑中的神经细胞和传递信息的神经纤维损伤。正常人的CAG重复数范围为10-44次，而SCA3患者则高达61-87次。通常情况下，疾病严重程度与CAG重复的次数相关，CAG重复次数越多，疾病的严重程度越高，发病越早^[2]。

在SCA3临床前研究方面，较为常见的疾病模型是MJD84.2转基因小鼠（SCA3-YAC-84Q）^[3]。为提高药物开发成功率，赛业生物自主研发了hATXN3全基因组人源化小鼠及相似的SCA3-YAC-84Q模型。

TCF4基因编码的转录因子4是一种基本的螺旋环螺旋转录因子，TCF4作为“转录因子”基因，控制着至少数百个其他基因活动。如果从发育开始就被破坏，将导致许多系统发育异常。TCF4基因是导致皮特-霍普金斯综合症（R580W为突变热点^[4]）、Fuchs内皮性角膜营养不良、自闭症和精神分裂症的重要致病基因。

普通人TCF4基因2号内含子内CTG重复序列通常为10-37个重复单元，而当CTG重复序列扩增到50个重复单元，会导致Fuchs内皮性角膜营养不良发生。

目前市场上并没有模拟人体内TCF4基因CTG重复机制导致疾病的人源化小鼠模型，为推动TCF4基因异常相关疾病的治疗（如ASO和siRNA等基因疗法），赛业生物自主研发了hTCF4全基因组人源化小鼠、hTCF4-n*(CTG)、hTCF4(R580W)等疾病模型小鼠。

不仅是脊髓小脑共济失调3型，针对视网膜色素变性（RP）、黄斑变性（AMD）、帕金森病（PD）等多种疾病类型，如果要深入研究其致病机理，长片段甚至全基因组人源化小鼠是更好的选择。但全基因组替换所需的技术难度高，大规模引入的外源序列可能会影响原本基因的表达调控。

赛业生物启动了HUGO-GT^TM计划，基于自主研发的TurboKnockout-Pro技术，对鼠源基因实现原位替换，成功构建了涵盖更丰富干预靶点的全基因组人源化小鼠。HUGO-GT^TM小鼠搭载了更高效的大片段载体融合技术，可以作为万能模板进行针对性的突变定制服务，是更贴近真实世界生物机制的药物临床前研究模型。

注：HUGO-GT^TM即Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy

已完成验证的HUGO-GT^TM全基因组人源化小鼠

即将推出的HUGO-GT^TM全基因组人源化小鼠

[1]Erwin GS, Gürsoy G, Al-Abri R ,et al.Recurrent repeat expansions in human cancer genomes[J]. Nature. 2023 Jan;613(7942):96-102. doi: 10.1038/s41586-022-05515-1. 

[2]Corral-Juan, M., et al., Clinical, genetic and neuropathological characterization of spinocerebellar ataxia type 37. Brain, 2018. 141(7): p. 1981-1997.