走進「罕見病十宗罪」專欄，為你解密罕見疾病的發生發展機制、行業研究進展（基因治療等）、推動成果轉化的臨床前創新策略（模型構建及藥物篩選等）。往期回顧：

本期我們要關注的是一類罕見的漸進性神經退行性疾病——肌萎縮性側索硬化癥（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS），又稱為葛雷克氏癥或漸凍癥。患者早期表現為手腳無力，在中后期可能出現神經痛癥狀或發展出認知/行為障礙，隨著肌肉力量的消失殆盡，呼吸無法進行，體重嚴重下降，病人也走到了生命的終點。

9年前一場風靡全球的ALS冰桶挑戰澆起了人們對“漸凍人”的關注，9年后的今天，ALS疾病研究也一直在步履不停地前進。作為ALS重要致病基因之一，TARDBP(TDP-43)在不同的生理病理條件下扮演或正面或負面的角色，宛若一個“來自天堂的魔鬼”。
 

TARDBP的致病機理

反式激活反應-DNA結合蛋白43（TAR DNA-binding protein43, TDP43, TARDBP）是一種由TARDBP基因編碼的蛋白，約95%的ALS病例和約50%的FTD（額顳葉癡呆）具有含有TAR-DNA結合蛋白（TDP-43）的神經元胞質內含物，TDP－43與蛋白質異常聚積，其在細胞質的錯誤定位是ALS的重要病理標志。

TDP-43是一種主要在細胞核表達的DNA和RNA結合蛋白，在正常生理狀態下行使著多項重要功能，如轉錄、翻譯、mRNA運輸、mRNA穩定、微RNA（miRNA）和長非編碼RNA（lncRNA）處理等。

那為什么說TARDBP是“來自天堂的魔鬼”？在正常生理條件下，TDP-43具有核內和胞質穿梭的能力，但會優先在核內發揮功能；而在病理條件下，TDP-43向胞質聚集，呈現高度磷酸化或者泛素化，導致溶解性大大降低^[1]。來自“天堂”（細胞核）的天使會在細胞質中變成“魔鬼”，即TDP-43異常定位到胞質，導致細胞毒性的產生，又或由于其在胞質內繼續發揮與RNA結合的作用，進而產生異常功能，從而使神經元發生退行性病變。
 

TARDBP基因的突變情況

ALS大多數為散發性ALS（sporadic ALS, sALS），沒有ALS家族史，約占90%；少部分為家族性ALS（familial ALS, fALS），家族中存在1個以上ALS患者，約占10%。導致ALS的致病基因大約有50個，以下幾個基因的突變研究較多，分別為超氧化物歧化酶1（superoxide dismutase 1, SOD1）基因、9號染色體開放閱讀框 72（chromosome 9 open reading frame 72, C9orf72）基因、肉瘤融合蛋白（fused in sarcoma, FUS）基因和TARDBP基因。

大多數ALS相關突變出現在TARDBP基因的外顯子6中，最常見的錯義突變是A382T和M337V，TDP-43的C-末端區域的突變增強了其內在聚集傾向，下圖為TARDBP基因的主要突變分布情況（圖1），TARDBP在內含子及UTR區域均有致病突變^[2]。
 

TARDBP基因的主要突變分布情況^[2]

靶向TARDBP治療ALS

在治療ALS的藥物管線中，以靶向SOD1居多，其次是TARDBP，目前靶向TARDBP的管線幾乎都是處于臨床前的抗體藥物，該研究賽道熱度持續攀升。

為加速ALS藥物研發，賽業生物基于自主研發的HUGO-GT^TM計劃，推出了全基因組人源化模型：hTARDBP、hFUS小鼠，即用人TARDBP或FUS基因（全基因組）原位替換鼠源基因，構建更貼近真實世界生物機制的ALS臨床前研究模型。除了野生型全基因組人源化模型，我們還在人源基因上引入了熱門點突變構建疾病模型和TG疾病模型，更適用于遺傳性疾病研究和基因治療藥物開發。

（注：HUGO-GT即 Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy）