文献解读-基因编辑-第十一期|《通过CRISPR介导的Gaa纯合c.1935C>A(p.D645E)点突变的庞贝氏病敲入小鼠模型的建立和表征模拟了……》

关键词：基因组变异检测；全基因组测序；基因编辑；

文献简介

• 标题（英文）：CRISPR-Mediated Generation and Characterization of a Gaa Homozygous c.1935C>A (p.D645E) Pompe Disease Knock-in Mouse Model Recapitulates Human Infantile Onset-Pompe Disease
• 标题（中文）：通过CRISPR介导的Gaa纯合c.1935C>A(p.D645E)点突变的庞贝氏病敲入小鼠模型的建立和表征模拟了人类婴儿期发病的庞贝氏病
• 发表期刊：《bioRxiv》
• 作者单位：CHOC儿童研究院等
• 发表年份：2022
• 文章地址：https://doi.org/10.1101/2022.05.30.494061

图1 文献介绍

庞贝病 （PD） 是一种常染色体隐性遗传病，由溶酶体酸 α-葡萄糖苷酶 （GAA） 不足引起，导致溶酶体内糖原在组织中的降解减少和随后的积累，尤其是骨骼肌和心肌。c.1935C>A （p.Asp645Glu） 变异是台湾和华南地区人群中最常见的 GAA 致病突变，可引起婴儿期 PD （IOPD），新生儿表现为重度肥厚型心肌病、严重肌张力减退和呼吸衰竭，如果不治疗会导致夭折。

测序流程

图2 GaaEm1935C>A敲入小鼠的生成

为了后续研究IOPD 致病机制及促进与该突变相关的治疗方法的开发，在本研究中，研究者使用一种新的双sgRNA方法在靶向位点两侧应用 CRISPR-Cas9 同源定向修复（HDR）产生了GaaEm1935C>A敲入突变小鼠模型以及携带Gaac.1935C>A突变的肌母细胞系。研究者对3月龄GaaEm1935C>A纯合突变小鼠的分子、生化、生理、组织学和行为特征等方面进行了详细描述。在全基因组数据分析部分，研究者使用Sentieon中的不同模块对测序数据进行PCR错误鉴定、去重复、InDel附近reads重排、变异检测等。

图3 Sentieon的作用

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文献讨论

图4 文献讨论

尽管除了HET GAA酶活性预期降低50%外,c.1935C>A HET和WT之间没有观察到表型差异,但纯合KI小鼠表现出显著的类似PD的表型。KI小鼠的Gaa mRNA水平正常,但心脏、骨骼肌和脑组织中GAA水解活性显著降低,但仍有一定水平(约为WT的1%)。这与先前在c.1935C>A纯合患者成纤维细胞中测量到的低GAA酶活性水平(正常对照范围的0.08-0.82%)一致。KI小鼠肌组织中观察到糖原贮积显著增加,与人类GAA c.1935C>A IOPD表型一致。值得注意的是,GaaEm.1935C>A小鼠脑组织中的糖原贮积没有受到影响。心脏和骨骼肌组织中观察到自噬受损,与人类PD和其他小鼠PD模型中观察到的一致。

总结

综上所述，GaaEm1935C>A敲入小鼠模型概括了由Gaac.1935C>A致病变异引起的人类IOPD的分子，生化，组织病理学和表型方面特征。它是评估治疗IOPD的创新疗法的理想模型，包括纠正致病变异，恢复GAA活性和产生功能表型的个性化治疗策略。