今天和大家见面的是帕金森病（PD）&路易体痴呆症（DLB）重要治疗靶点SNCA的人源化模型。首先，让小赛带大家了解一下帕金森病（PD）和SNCA基因吧。

 

帕金森病（PD）

帕金森病（PD）是一种主要影响中老年群体的神经系统变性疾病，仅次于阿尔茨海默病（AD）的第二常见神经退行性疾病。其主要特征是大脑中多巴胺能神经元的逐渐丧失，导致震颤、僵硬和运动困难等症状。根据帕金森基金会（PF）的统计，全球有超过1000万人患有PD，预计在未来30年内，其发病率将翻一番^[1]。PD在临床表现、病理特征和基因特性上均呈现异质性，可分为快速进展型和缓慢进展型。然而，无论哪种类型，目前都无法根治，患者只能接受对症治疗，以改善运动和非运动症状^[2]。

 

全世界不同地区每10万人中帕金森病的年龄标准化患病率^[3]

 

帕金森病（PD）的遗传学机制

帕金森病（PD）在临床上已有超过200年的认知历史，病理描述也超过了100年，但对其全面理解仍有待深化。PD的风险因素包括年龄、性别、农药接触、脑外伤和家族史等，其主要病理机制是基底神经节的功能障碍，这是一组在调节运动启动和顺利执行方面起关键作用的相互关联的皮质下核和脑干核。具体而言，中脑黑质的多巴胺能神经元缺失影响了向纹状体（由尾状核和苍白球组成）的信号传导，从而导致黑质发育不全。从遗传学角度看，自从第一个与PD相关的基因SNCA被发现以来，过去的20多年里，已经有100多个不同的基因被发现与PD的易感性有明确的关联^[4]。

 

帕金森病（PD）的遗传学和治疗研究进展^[5]
 

SNCA基因突变与帕金森病（PD）

帕金森病（PD）的典型临床表现为特定的运动表型，其病理特征包括路易体的形成和黑质神经元的缺失。这种疾病的病理过程主要涉及中枢神经系统中的路易小体（LB）的形成，这导致多巴胺能神经元逐渐死亡和丢失。路易小体（LB）主要由异常的α-突触核蛋白（α-syn）的不溶性聚集体组成。SNCA基因是首个被发现的与帕金森病相关的基因，它编码α-突触核蛋白，被认为是帕金森病的关键致病基因之一。SNCA基因的突变可以导致α-突触核蛋白（α-syn）的过量表达，从而形成路易小体（LB），这种病变在帕金森病患者的中枢和周围神经系统中广泛存在，最终导致帕金森病的发生^[6-7]。因此，SNCA基因和α-突触核蛋白（α-syn）被视为治疗帕金森病的有效靶点。

 

SNCA基因及其它相关基因突变导致帕金森病（PD）^[7]
 

靶向SNCA治疗帕金森病（PD）

由于α-突触核蛋白（α-syn）是一种内在无序蛋白，缺乏典型的小分子结合口袋，使得传统的小分子药物治疗面临着巨大的挑战。新的治疗策略主要集中在抑制α-突触核蛋白（α-syn）的过度形成，降解α-突触核蛋白（α-syn）或抑制其聚集，以阻止路易小体（LB）的形成。这些策略包括靶向SNCA基因或SNCA mRNA的基因疗法、核糖核酸酶靶向嵌合体（RIBOTAC）或小核酸药物（如ASO、siRNA和miRNA）以及靶向蛋白的抗体药物^[8-12]。无论采用哪种方法，都需要精确地靶向人类的基因或蛋白。因此，在开发靶向SNCA基因的治疗药物过程中，表达人源SNCA基因的临床前研究模型是必不可少的。这些模型的开发和应用，无疑将为帕金森病（PD）的治疗研究带来新的可能性。
 

靶向SNCA基因或α-突触核蛋白（α-syn）治疗帕金森病（PD）的不同策略[12]

 

SNCA靶向疗法的临床前研究小鼠模型

Ionis公司开发的一款名为ION464的SNCA靶向反义核苷酸（ASO）疗法于2022年获批进入Ⅰ期临床试验^[13]。在临床前研究中，表达人源野生型SNCA基因的WT SNCA-PAC小鼠被用于验证该药物对α-突触核蛋白（α-syn）形成的抑制效果。研究结果显示，ION464可以抑制α-突触核蛋白（α-syn）的生成，防止神经元在暴露于毒性α-突触核蛋白（α-syn）纤维后的死亡，并减轻病理表型和运动缺陷^[14]。此外，Thy1-SNCA小鼠、TH-SNCA-140 m小鼠和α-syn A53T小鼠等多种表达人类野生型或突变SNCA基因的小鼠模型也被用来评估SNCA靶向的ASO和其它小核酸药物对中枢神经系统中的α-突触核蛋白（α-syn）形成的抑制效果^[15-18]。

 

PEI/SNCA-siRNA纳米颗粒显著降低Thy1-aSyn小鼠脑部SNCA mRNA和蛋白表达^[18]

 

SNCA基因人源化模型—B6-hSNCA小鼠

为了满足对帕金森新疗法的迫切需求，赛业生物可提供多种转基因、点突变或人源化模型，以便进行临床前评估，尤其是在SNCA靶向的基因疗法或小核酸药物领域。其中，B6-hSNCA小鼠（产品编号：C001427）是通过基因编辑技术将小鼠Snca基因原位替换为人源SNCA基因，成功地表达人源SNCA基因而不表达小鼠内源性Snca基因的人源化模型。此外，我们还可以在此模型的基础上构建热门致病点突变人源化模型，以满足CRISPR、ASO、siRNA和miRNA等新兴疗法的需求。

 

野生型小鼠（WT）和B6-hSNCA小鼠（hSNCA）体内基因表达的检测

总  结

B6-hSNCA小鼠（产品编号：C001427）模型能够有效地表达人源SNCA基因，而不表达小鼠内源性Snca基因。在其脑部和脾脏中，都有显著的人源基因表达。因此，B6-hSNCA小鼠模型可用于研究帕金森病（PD）&路易体痴呆症（DLB）等SNCA基因相关的神经退行性疾病。

 

此外，赛业生物基于自主研发的TurboKnockout融合BAC重组的技术创新，可以提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型，并可根据不同点突变提供定制服务，以满足广大研发人员对帕金森病（PD）和路易体痴呆症（DLB）等疾病药物筛选和药效学等实验的需求。

 

参考文献：

[1] Parkinson’s Foundation. (n.d.). Understanding Parkinson’s: Statistics. Retrieved January 20, 2024, from https://www.parkinson.org/understanding-parkinsons/statistics

[2] Bloem BR, Okun MS, Klein C. Parkinson's disease. Lancet. 2021 Jun 12;397(10291):2284-2303.

[3] GBD 2016 Parkinson's Disease Collaborators. Global, regional, and national burden of Parkinson's disease, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet Neurol. 2018 Nov;17(11):939-953.

[4] Dumbhare O, Gaurkar SS. A Review of Genetic and Gene Therapy for Parkinson's Disease. Cureus. 2023 Feb 5;15(2):e34657. 

[5] Dong-Chen X, Yong C, Yang X, Chen-Yu S, Li-Hua P. Signaling pathways in Parkinson's disease: molecular mechanisms and therapeutic interventions. Signal Transduct Target Ther. 2023 Feb 21;8(1):73.

[6] Armstrong MJ, Okun MS. Diagnosis and Treatment of Parkinson Disease: A Review. JAMA. 2020 Feb 11;323(6):548-560.

[7] Ye H, Robak LA, Yu M, Cykowski M, Shulman JM. Genetics and Pathogenesis of Parkinson's Syndrome. Annu Rev Pathol. 2023 Jan 24;18:95-121.

[8] Vijiaratnam N, Simuni T, Bandmann O, Morris HR, Foltynie T. Progress towards therapies for disease modification in Parkinson's disease. Lancet Neurol. 2021 Jul;20(7):559-572.

[9] Polissidis A, Petropoulou-Vathi L, Nakos-Bimpos M, Rideout HJ. The Future of Targeted Gene-Based Treatment Strategies and Biomarkers in Parkinson's Disease. Biomolecules. 2020 Jun 16;10(6):912.

[10] Dehay B, Bourdenx M, Gorry P, Przedborski S, Vila M, Hunot S, Singleton A, Olanow CW, Merchant KM, Bezard E, Petsko GA, Meissner WG. Targeting α-synuclein for treatment of Parkinson's disease: mechanistic and therapeutic considerations. Lancet Neurol. 2015 Aug;14(8):855-866.

[11] Tong Y, Zhang P, Yang X, Liu X, Zhang J, Grudniewska M, Jung I, Abegg D, Liu J, Childs-Disney JL, Gibaut QMR, Haniff HS, Adibekian A, Mouradian MM, Disney MD. Decreasing the intrinsically disordered protein α-synuclein levels by targeting its structured mRNA with a ribonuclease-targeting chimera. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024 Jan 9;121(2):e2306682120.

[12] Bortolozzi A, Manashirov S, Chen A, Artigas F. Oligonucleotides as therapeutic tools for brain disorders: Focus on major depressive disorder and Parkinson's disease. Pharmacol Ther. 2021 Nov;227:107873. 

[13] Alzforum. (n.d.). Therapeutics: ION464. Retrieved January 20, 2024, from https://www.alzforum.org/therapeutics/ion464

[14] Cole TA, Zhao H, Collier TJ, Sandoval I, Sortwell CE, Steece-Collier K, Daley BF, Booms A, Lipton J, Welch M, Berman M, Jandreski L, Graham D, Weihofen A, Celano S, Schulz E, Cole-Strauss A, Luna E, Quach D, Mohan A, Bennett CF, Swayze EE, Kordasiewicz HB, Luk KC, Paumier KL. α-Synuclein antisense oligonucleotides as a disease-modifying therapy for Parkinson's disease. JCI Insight. 2021 Mar 8;6(5):e135633.

[15] Alarcón-Arís D, Recasens A, Galofré M, Carballo-Carbajal I, Zacchi N, Ruiz-Bronchal E, Pavia-Collado R, Chica R, Ferrés-Coy A, Santos M, Revilla R, Montefeltro A, Fariñas I, Artigas F, Vila M, Bortolozzi A. Selective α-Synuclein Knockdown in Monoamine Neurons by Intranasal Oligonucleotide Delivery: Potential Therapy for Parkinson's Disease. Mol Ther. 2018 Feb 7;26(2):550-567.

[16] Yang J, Luo S, Zhang J, Yu T, Fu Z, Zheng Y, Xu X, Liu C, Fan M, Zhang Z. Exosome-mediated delivery of antisense oligonucleotides targeting α-synuclein ameliorates the pathology in a mouse model of Parkinson's disease. Neurobiol Dis. 2021 Jan;148:105218.

[17] Uehara T, Choong CJ, Nakamori M, Hayakawa H, Nishiyama K, Kasahara Y, Baba K, Nagata T, Yokota T, Tsuda H, Obika S, Mochizuki H. Amido-bridged nucleic acid (AmNA)-modified antisense oligonucleotides targeting α-synuclein as a novel therapy for Parkinson's disease. Sci Rep. 2019 May 21;9(1):7567.

[18] Helmschrodt C, Höbel S, Schöniger S, Bauer A, Bonicelli J, Gringmuth M, Fietz SA, Aigner A, Richter A, Richter F. Polyethylenimine Nanoparticle-Mediated siRNA Delivery to Reduce α-Synuclein Expression in a Model of Parkinson's Disease. Mol Ther Nucleic Acids. 2017 Dec 15;9:57-68.