编者按：
随着生化和分子生物学技术的发展，除了临床医学研究之外，转化医学、精准医学等新兴医学研究领域蓬勃发展。从分子机制角度探究疾病的发生发展、有针对性地开发治疗策略、在大规模人群中加以验证成为现代医学研究的主要内容。另外，在这一年多新冠疫情的背景下，我们在后台也留意到越来越多的人留言关注临床方面的知识，因此我们开辟了医学方面的报道，将BioArtReports账号更名为BioArtMED，关注临床进展、药物试验等。
撰文 | 十一月
责编 | Qi
Hutchinson-Gilford早衰症（Hutchinson-Gilford progeria syndrome，HGPS），一种罕见的加速衰老障碍（图1），以心肌梗死或中风导致的过早死亡为主要特征，在人群中的发病率约为二百万分之一【1】。造成该疾病的主要原因则是因为核纤层蛋白基因LMNA中包含一个罕见的单核苷酸突变c.1824C>T, p.G608G，该突变并不会改变编码序列，但是会激活LMNA外显子11的隐性剪接供体【2】。该突变会造成异常蛋白产物的产生，产生的蛋白产物被称为早衰蛋白（Progerin）。在组织水平上，患有早衰症的人会出现生长缺陷、脂肪营养不良、骨骼发育不良、皮肤硬化和血管内动脉粥样硬化病变，平均年龄只有14.6岁左右【3】。
图1. HGPS早衰症患者（Medlineplus.gov）
目前关于早衰症的临床治疗方法主要有两种。其一，是通过法尼基转移酶抑制剂阻碍早衰蛋白整合进入核膜之中，但该方法的缺陷是在病人体内具有显著的肠胃副作用，但是一定程度上可以降低早衰病人的死亡率【4】。其二，是通过临床上使用mTOR抑制剂依维莫司（Everolimus）帮助激活自噬信号通路降解细胞内的早衰蛋白【5】，但mTOR广泛抑制作用会导致免疫抑制。因此，这两种疗法都包含可能加剧病情恶化的副作用。目前治疗早衰症临床疗法的局限性突出了对精确靶向基因治疗技术的需求。
近日，美国国立卫生研究院Francis S. Collins研究组以及Tom Misteli研究组背靠背发表Nature Medicine文章，题为A targeted antisense therapeutic approach for Hutchinson-Gilford progeria syndrome以及Systematic screening identifies therapeutic antisense oligonucleotides for Hutchinson-Gilford progeria syndrome，通过系统性地筛选找到作为治疗手段使用的优化版反义寡核苷酸（Antisense oligonucleotides，ASOs），这些结果确定了新的治疗早衰症的潜在药物，为早衰症的发病机制提供了新的见解。
为了鉴定得到能够抑制LMNA基因中c.1824C>T异常剪接的反义寡核苷酸，作者们设计了14个二胺吗啉代寡核苷酸（Phosphorodiamidate morpholino oligomers，PMOs），通过每5个核苷酸间隔横跨第11外显子隐性剪接位点（图2）。其中SRP-2001可以最大程度上降低早衰蛋白的转录本水平，而且可以最大程度上降低早衰蛋白以及lamin A蛋白的水平。进一步地，为了证明该反义寡核苷酸的有效性，作者们在早衰症小鼠模型LMNA G/G中的成纤维细胞以及早衰症病人来源的成纤维细胞进行了SRP-2001药物的处理，发现在半最大有效浓度约3μM的使用情况下，可以显著降低早衰蛋白的转录本水平以及蛋白水平。
图2 早衰症反义寡核苷酸设计方案
进一步地，作者们为了在体内进行SRP-2001药效的检测，首先在EGFP-654转基因报告小鼠中希望鉴定体内反义寡核苷酸的渗透能力【6】。该EGFP转基因报告小鼠包含一个由EGFP cDNA组成的迷你基因结构，该结构由β-球蛋白基因内含子插入中断EGFP的表达，而在加入反义寡核苷酸后可以解除这种中断，表达正常的EGFP（图3）。该结果证明，在早衰症病人中，SRP-2001这种反义寡核苷酸可穿透必要的血管疾病靶组织。通过在早衰症小鼠模型LMNA G/G中施用SRP-2001，作者们发现可以降低动脉血管平滑肌细胞的丢失，这是早衰症病人的关键特征，并且延长该疾病模型小鼠的寿命。
图3 EGFP-654转基因报告小鼠检测SRP-2001渗透能力
而在另外一篇背靠背的文章中，作者们通过类似的体外筛选和体内验证相结合的方式从198个反义寡核苷酸的文库中发现了能够降解早衰蛋白转录本以及蛋白水平并延长HGPS小鼠模型寿命的候选药物L-B143。
总的来说，两篇背靠背的Nature Medicine文章通过筛选反义寡核苷酸找到了能够降低早衰蛋白的重要候选药物，对于早衰症患者的治疗方案提供了新的思考。除此之外，也可以考虑将反义寡核苷酸药物与现有的临床治疗方案联用，达到精准治疗并减少副作用的目的。药物的发现不可能一蹴而就，从药物的筛选到优化再到最终完全克服这些疾病，科学研究的发展将功不可没。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41591-021-01274-0
https://doi.org/10.1038/s41591-021-01262-4
参考文献
1. Hennekam, R. C. Hutchinson-Gilford progeria syndrome: review of the phenotype. American journal of medical genetics. Part A 140, 2603-2624, doi:10.1002/ajmg.a.31346 (2006).
2. De Sandre-Giovannoli, A. et al. Lamin a truncation in Hutchinson-Gilford progeria. Science (New York, N.Y.) 300, 2055, doi:10.1126/science.1084125 (2003).
3. Gordon, L. B. et al. Impact of farnesylation inhibitors on survival in Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Circulation 130, 27-34, doi:10.1161/circulationaha.113.008285 (2014).
4. Gordon, L. B. et al. Association of Lonafarnib Treatment vs No Treatment With Mortality Rate in Patients With Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome. Jama 319, 1687-1695, doi:10.1001/jama.2018.3264 (2018).
5. Cao, K. et al. Rapamycin reverses cellular phenotypes and enhances mutant protein clearance in Hutchinson-Gilford progeria syndrome cells. Science translational medicine 3, 89ra58, doi:10.1126/scitranslmed.3002346 (2011).
6. Sazani, P. et al. Systemically delivered antisense oligomers upregulate gene expression in mouse tissues. Nature biotechnology 20, 1228-1233, doi:10.1038/nbt759 (2002).
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