Duchenne肌营养不良症
 

Duchenne肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy，DMD）是一种罕见的X连锁隐性遗传病，主要由DMD基因的突变引起，导致抗肌萎缩蛋白（dystrophin）缺失。这种蛋白对维持肌肉细胞膜稳定性至关重要。

 

 

DMD的发病率约为每3500至5000名男婴中有一例，全球约有45万至60万名患者。在中国，DMD的流行率约为每10万男性8.5人，累计患者约6万人。

 

 

DMD主要影响骨骼肌和心脏肌肉，患者常表现为蹒跚步态、用脚趾走路和脊柱前凸。随着病情进展，患者大约在12岁时失去行走能力。心肌受累可导致扩张性心肌病、传导异常和心律失常。最终，患者平均预期寿命降至约26岁。
 

DMD基因是人体内最大的基因，全长220万个碱基，包含79个外显子。DMD是主要由X染色体上的编码抗肌萎缩蛋白(dystrophin)的抗肌萎缩蛋白基因突变引起的，导致抗肌萎缩蛋白缺失或异常，使肌肉细胞膜失去稳定性，造成肌肉细胞进行性破坏。该基因编码的抗肌萎缩蛋白主要分布在骨骼肌、心肌和大脑中，起到稳定细胞骨架、保护肌肉细胞的作用。

 

抗肌萎缩蛋白基因片段较长导致其易发生突变(突变率约为1/10000)，且突变方式复杂多样。其中，突变类型以缺失突变为主，占全部突变的65%，重复突变占6%～10%，其余25%～30%的突变包括点突变、小缺失突变及插入突变。缺失及重复突变主要发生在两个热点区域，分别位于该基因的5’端(约占20%)和中央区(约占80%)，点突变和小缺失突变随机分布，无明显突变热点区域。

目前，DMD仍然是一种无法治愈的疾病，但随着对DMD发病机制的深入研究，基因治疗、干细胞治疗等新兴技术的不断发展，治疗选择正在增加。

 

 

 

（一）糖皮质激素治疗

 

 

 

糖皮质激素是目前唯一被证实可以改善DMD患者肌力和延缓疾病进展的药物。泼尼松是常用的药物，可提高患者肌力，延缓失去行走能力的时间。其作用机制是通过减少炎症对肌肉的损伤来延缓病程。然而，糖皮质激素不能根本解决DMD的发病原因，治疗效果十分有限。

 

 

 

（二）干细胞治疗

 

 

 

干细胞治疗是将自体或同种异体干细胞移植到DMD患者体内，使其分化成肌细胞并表达肌萎缩蛋白。目前的研究表明，干细胞分化为肌肉细胞的能力有限，只有少量骨髓间充质干细胞（BM-MSC）可以促进肌肉纤维的形成。

 

 

 

（三）基因治疗

 

 

 

目前，DMD基因治疗的方法主要有五种。

 

 

 

1.    终止密码子通读

 

 

 

大约15%的DMD患者发生终止密码子提前产生(premature termination codons，PTC)的无义突变。氨基糖苷类可结合到RNA核糖体的特定位点，并在氨酰基转运RNA接受位点破坏密码子与反义密码子的识别。这一原理可以产生通过忽略PTC而使翻译正常进行的错义突变，其产物是包含抗肌萎缩蛋白全长的蛋白。

 

 

 

2.外显子跳跃疗法

 

 

 

外显子跳跃疗法通过跳过某些外显子来恢复DMD基因的阅读框架，从而产生部分功能的肌营养不良蛋白。这种方法主要通过反义寡核苷酸（ASOs）实现，ASOs是pre-mRNA剪接过程中特异性结合并跳过某个外显子的小片段修饰RNA。目前，研究人员正在探索多种策略以提高ASOs的效率和传递效果，例如通过肌肉靶向肽结合或纳米颗粒传递。

 

 

 

3.外显子基因切除法

 

 

 

通过锌指核酸酶编辑基因组来永久移除抗肌萎缩蛋白的51号外显子中的必要拼接序列，使该外显子不能发生转录，导致51号外显子在转录后的mRNA中消失，从而恢复抗肌萎缩蛋白的表达。这种方法可以恢复13%的DMD患者中抗肌萎缩蛋白的开放阅读框，并可与现有DMD的基因治疗和细胞治疗等方法共存。

 

 

 

4.基因编辑疗法

 

 

 

基因编辑疗法通过精确修改DMD基因的突变位点来永久纠正突变并恢复肌营养不良蛋白。理论上，基因编辑有潜力通过一次治疗永久纠正遗传缺陷，从而实现正常或接近正常的抗肌萎缩蛋白表达。这种方法有望提供比微抗肌萎缩蛋白基因疗法更好的功能结果，因为基因编辑后的抗肌萎缩蛋白表达将由内源性抗肌萎缩蛋白基因位点控制。

 

 

 

5.微抗肌萎缩蛋白基因疗法

 

 

 

 

 

由于DMD基因的庞大尺寸，开发基因转移疗法面临挑战。然而，研究表明，通过传递一个较小的抗肌萎缩蛋白基因构建物，也可以缓解疾病表型。目前，多个临床试验正在测试不同设计的微抗肌萎缩蛋白基因疗法的安全性和有效性。

 

 

基因编辑小鼠模型

 

 

1）mdx小鼠模型

 

mdx鼠是最常用于探索抗肌萎缩蛋白基因表达和功能的小鼠模型。这种模型的23号外显子发生无义点突变而导致终止密码子提前出现，由此引起全长抗肌萎缩蛋白的表达缺失。与DMD患者有着同样的基因缺陷，但mdx小鼠的肌营养不良表型更为轻微，其生存寿命仅比正常小鼠减少20%，而DMD患者的寿命则会减少75%。mdx小鼠骨骼肌病变相对温和且呈缓慢波动进展。

 

 

 

2）基因双敲除鼠模型

 

 

 

最常见的是抗肌萎缩蛋白基因与抗肌萎缩蛋白相关基因双敲除鼠，即mdx/utrn-/-鼠。这一鼠种呈现出较为严重的肌营养不良表型，表现为严重的肌肉无力、关节挛缩和脊柱后突，且其平均生存期仅为3个月，这反过来支持了抗肌萎缩蛋白相关蛋白对肌萎缩蛋白缺失有代偿作用的说法。

 

 

基因治疗为罕见病带来了希望，但其研发和验证离不开动物模型的支持。明迅生物借助自主研发的TurboMice™技术已研发了多个罕见病小鼠模型，TurboMice™技术突破了小鼠造模周期长和复杂模型成功率低的技术难题，可实现几乎任何目标基因位点的编辑，可短至2个月由胚胎干细胞直接制备完整纯合基因编辑小鼠模型。

 

 

 

明迅生物可根据客户需求定制各类DMD模型小鼠，如mdx小鼠、mdx/utrn^-/-小鼠等，欢迎各位老师来咨询！

 

 

参考资料：                

 

[1]Li T, Liang P. [Research progress on disease models and gene therapy of Duchenne muscular dystrophy]. Zhejiang Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2016 May 25;45(6):648-654. Chinese. doi: 10.3785/j.issn.1008-9292.2016.11.15.PMID: 28247611; PMCID: PMC10396854.

 

[2]Advancesin Clinical Medicine临床医学进展,2024,14(4),2420-2426.

 

[3]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482346/

 

[4]https://www.msdmanuals.cn/professional/pediatrics/inherited-muscular-disorders/duchenne-muscular-dystrophy-and-becker-muscular-dystrophy?query=DMD

 

[5]赵惠文, 邵立健, 匡渤海. 杜氏肌营养不良症的治疗研究进展[J]. 临床医学进展, 2024, 14(4): 2420-2426.

 

[6]王雪丁,陶玉倩,苏启表等.基因编辑在杜氏肌营养不良症中的研究现状[J].中国临床药理学杂志,2020,36(04).

 

[7]https://mp.weixin.qq.com/s/VOpDXysH7ZN37NX483RhGw

 

[8]https://mp.weixin.qq.com/s/zvz8blTeoe5rCOMKTKnRiw

 

 

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