靶向miR-148/152-3p和miR-128-3p的Opantimirs通过上调OPA1改善线粒体和废用性肌病

本研究针对线粒体肌病中OPA1（线粒体融合蛋白）表达下降的病理机制，发现miR-148/152-3p家族和miR-128-3p通过靶向OPA1的3'UTR抑制其表达。研究人员开发了特异性拮抗剂Opantimirs，在患者细胞和动物模型中成功恢复线粒体嵴形态和肌肉功能，为缺乏有效疗法的线粒体疾病提供了新型RNA治疗方案。

　　

线粒体作为细胞的能量工厂，其形态和功能的完整性对高耗能组织如肌肉至关重要。线粒体肌病患者常表现为进行性肌无力、运动不耐受，目前缺乏有效治疗手段。这类疾病的核心病理特征之一是线粒体嵴结构紊乱，而调控嵴形态的关键蛋白OPA1（Optic atrophy 1）的表达下降被认为是重要诱因。但究竟是什么分子机制导致OPA1表达降低？能否通过靶向干预这一机制来治疗疾病？来自意大利帕多瓦大学（University of Padova）和Veneto分子医学研究所的研究团队在《Cell Reports Medicine》发表的研究给出了答案。

研究人员通过生物信息学分析和实验验证，首次发现miR-148/152-3p家族和miR-128-3p在多种肌病中异常高表达，并直接靶向OPA1 mRNA的3'UTR区域导致其降解。更引人注目的是，他们设计出能特异性阻断这些miRNA的"Opantimirs"（OPA1-targeting AntimiRs），在细胞和动物水平成功逆转了线粒体结构和功能缺陷。这项研究不仅揭示了肌病的新机制，更为临床治疗提供了潜在的新策略。

关键技术方法包括：1）生物信息学预测结合患者细胞验证miRNA-OPA1调控关系；2）双荧光素酶报告系统确认miRNA结合位点；3）电镜分析线粒体超微结构；4）构建Cox15^sm/sm（骨骼肌特异性敲除）和去神经小鼠模型；5）肌肉力学测试和高分辨率呼吸测量技术评估治疗效果。

miR-148/152家族和miR-128调控线粒体超微结构的OPA1依赖途径
通过构建3'UTR缺失的Opa1转基因小鼠模型，证实miR-148/152-3p和miR-128-3p对线粒体形态的影响完全依赖于其对内源性Opa1基因的调控。当使用Cre重组酶敲除基因组Opa1后，miRNA过表达不再引起线粒体碎片化和嵴结构紊乱。

miR-148a和miR-152在线粒体肌病模型中的积累
在SURF1（线粒体复合体IV组装因子）突变患者成纤维细胞中，miR-152-3p水平升高13倍；在Cox15^sm/sm小鼠肌肉和血浆中同样检测到miR-148a-3p显著增加。内质网应激（ER stress）被证明是触发这些miRNA上调的关键因素，使用化学伴侣TUDCA可有效抑制其表达。

Opantimirs在疾病模型中的治疗作用
在SURF1患者细胞中，Ant-152-3p处理使OPA1蛋白水平恢复，线粒体网络重建，嵴宽度恢复正常。在Cox15^sm/sm小鼠中，Ant-148a-3p肌肉注射显著增加肌纤维横截面积（CSA），肌肉力量提高30%，并伴随萎缩相关基因表达下调。去神经模型中，Ant-148a/152联合治疗同样显示出保护作用。

研究结论与意义
该研究首次阐明了一类新型调控OPA1表达的miRNA在肌病发生中的核心作用，并开发出具有转化潜力的Opantimirs治疗策略。特别值得注意的是：1）治疗时间窗灵活，在疾病发生后干预仍有效；2）组织特异性好，通过局部给药可避免全身副作用；3）对遗传异质性大的线粒体疾病具有广谱治疗潜力。这项研究为目前缺乏有效治疗手段的线粒体肌病患者带来了新希望，也为其他与OPA1表达异常相关的疾病（如心力衰竭、神经退行性疾病）提供了新的研究思路。