Cell Reports：肌营养不良症的动物模型

　　

生物通报道：美国明尼苏达大学的研究人员，开发出一种面肩肱型肌营养不良症（FSHD）的动物研究模型，可用于肌肉再生研究以及FSHD潜在疗法有效性的研究。相关研究结果发表在2014年8月28日的《Cell Reports》杂志。

FSHD被认为是肌营养不良症最常见的类型，目前还没有相应的治疗方法。FSHD是一种不寻常的遗传性疾病，因为它不同于大多数遗传性疾病，它不是由一个功能基因的缺失所引起的，而是由一个现有基因的突变所引起。这种突变使得基因更加活跃，所以FSHD患者表达一个称为DUX4的蛋白，该蛋白以一种未知的方式干预肌肉的维持。

本文首席研究员、明尼苏达大学医学院的副教授Michael Kyba博士指出：“我们认为，动物模型将推动FSHD治疗的发展，有两个原因：首先，它可让我们了解DUX4在肌肉中做了什么以致肌肉损失，第二，它将提供一个系统，我们可以利用这个系统，在有潜力的疗法在人类身上进行检测之前，对其疗效进行评估。”

Kyba及其研究小组设计的小鼠模型，可让小鼠在接受强力霉素治疗的时候，产生疾病相关的DUX4蛋白。DUX4的量可以通过改变强力霉素的剂量而控制。研究人员预计小鼠在接受强力霉素之前表现正常，然而即使当DUX4处于“关闭”状态时，小鼠仍表现出深刻的疾病影响，一些与FSHD有关，而且在FSHD患者中没有发现其他影响。

Kyba称：“在生物学中没有什么黑色和白色。没有哪个基因真正被关闭，在这种情况下，关闭状态可导致足够的DUX4泄漏表达而杀死小鼠。”

该研究小组通过将这个基因移至X染色体上，解决了这个问题。因为女性有两个染色体，其中只有一个能在每个细胞中积极使用，雌性小鼠很健康，足以使DUX4小鼠繁殖，即使它们所有具有DUX4基因的雄性后代死亡。多级关闭DUX4基因是小鼠存活所必需的，这表明DUX4比研究人员预期的毒性更大。

Kyba称：“利用这个动物模型，我们学到了很多，但是也许最重要的发现是，当我们移植骨骼肌肉干细胞时所观察到的结果。”

在雄性小鼠死亡之前，研究小组可以分离它们的肌肉干细胞，当他们将其移植到肌肉损伤的受体小鼠中时，他们发现，干细胞能够再生出新的肌肉。但是，即使受体小鼠服用低剂量的强力霉素以打开骨骼肌干细胞中的DUX4时，肌肉再生还是严重受损。这表明，骨骼肌再生中的缺陷，可能引起了FSHD中的肌肉损失。这个研究结果也提供了DUX4活性的一个非常敏感的定量读数。

Kyba称：“利用这种方法，我们计算出了移植的DUX4表达肌肉干细胞所产生的新肌肉纤维，该方法对于检测治疗方法将是非常有用的。靶定DUX4的药物，应该能够使这些移植的DUX4表达肌肉干细胞，来制造更多的新肌肉纤维。”

随着研究人员开发出靶定DUX4蛋白的药物，我们希望，这些小鼠将被用来确定这些药物是否能到达骨骼肌，并允许肌肉损伤被修复，即使在DUX4存在的情况下。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Dominant Lethal Pathologies in Male Mice Engineered to Contain an X-Linked DUX4 Transgene
Summary: Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) is an enigmatic disease associated with epigenetic alterations in the subtelomeric heterochromatin of the D4Z4 macrosatellite repeat. Each repeat unit encodes DUX4, a gene that is normally silent in most tissues. Besides muscular loss, most patients suffer retinal vascular telangiectasias. To generate an animal model, we introduced a doxycycline-inducible transgene encoding DUX4 and 3′ genomic DNA into a euchromatic region of the mouse X chromosome. Without induction, DUX4 RNA was expressed at low levels in many tissues and animals displayed a variety of unexpected dominant leaky phenotypes, including male-specific lethality. Remarkably, rare live-born males expressed DUX4 RNA in the retina and presented a retinal vascular telangiectasia. By using doxycycline to induce DUX4 expression in satellite cells, we observed impaired myogenesis in vitro and in vivo. This mouse model, which shows pathologies due to FSHD-related D4Z4 sequences, is likely to be useful for testing anti-DUX4 therapies in FSHD.