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研究人员构建斑马鱼和细胞模型研究 SELENON-先天性肌病，发现新表型，为疾病研究提供基础。
在生命科学的神秘领域中，有一种罕见的疾病 ——SELENON
-先天性肌病（SELENON
-Congenital Myopathy，SELENON
-CM）正困扰着医学界。它由 SELENON 基因的突变引发，就像在生命的程序中悄然埋下了错误的代码。每 20 万例新生儿中，大约就有 1 例受其影响，然而实际发病率可能更高，因为还有许多未被诊断出的病例隐藏在人群之中。
患有 SELENON-CM 的患者，生活往往充满挑战。他们在儿童时期，就可能出现脊柱僵硬、轴向肌肉无力、脊柱侧凸等症状，呼吸也变得困难，需要借助夜间通气设备才能安稳入睡。肌肉活检结果显示，患者的肌肉组织呈现出多样且不特异的病理变化，这使得疾病的诊断和治疗更加棘手。而导致这一切的 “幕后黑手”—— 硒蛋白 N（selenoprotein N，SelN），虽已知是一种存在于内质网 / 肌浆网（endo/sarcoplasmic reticulum，ER/SR）膜上的含硒半胱氨酸的氧化还原酶，但它究竟如何引发疾病，一直是个未解之谜。此前，研究人员难以在动物和细胞模型中观察到明显的疾病表型，这就像在黑暗中摸索，找不到前进的方向，极大地阻碍了对该疾病的深入研究和治疗方法的开发。
为了揭开 SELENON-CM 的神秘面纱，来自波士顿儿童医院（Boston Children’s Hospital）哈佛医学院（Harvard Medical School）的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Skeletal Muscle》杂志上，为我们带来了新的曙光。
研究人员运用了多种先进的关键技术方法。其中，CRISPR-Cas9 基因编辑技术成为他们的有力武器，通过精确地对斑马鱼的 selenon 基因进行编辑，构建出了三种 SELENON-CM 斑马鱼模型。同时，他们还利用 RNA 测序（RNAseq）技术，深入分析基因表达情况；运用细胞培养和相关检测技术，对细胞内的各种指标进行测定，从而全面地探究 SelN 的功能。
在研究结果方面：
- 斑马鱼模型中 SelN 的表达及发育情况：利用 CRISPR-Cas9 技术构建的三种斑马鱼模型，呈现出不同的 selenon 基因突变情况。通过实时定量 PCR（qPCR）和蛋白质免疫印迹（western blotting）分析发现，突变体斑马鱼中 SelN 的表达出现缺失或降低。不过，令人惊讶的是，SelN 缺陷的斑马鱼在外观上似乎能正常发育，它们可以存活至 1.5 年以上，并且具备生育能力，产出的后代也健康正常。
- 胚胎肌肉功能和游泳活动的变化：研究人员对斑马鱼胚胎进行了细致的观察和实验。在胚胎发育过程中，他们发现 SelN 缺陷的斑马鱼胚胎自发收缩活动减少，平均收缩持续时间显著缩短。这就好比原本充满活力的小生命，突然变得慵懒起来。到了幼体阶段，SelN 缺陷的斑马鱼幼体游泳活动也明显减少。通过透射电子显微镜（TEM）观察发现，突变体斑马鱼的线粒体面积发生了变化，这表明 SelN 可能在斑马鱼早期肌肉发育和线粒体功能中发挥着重要作用。
- 基因表达相关性分析：通过分析斑马鱼单细胞 RNAseq 数据，研究人员发现 selenon 基因与参与谷胱甘肽氧化还原途径的基因存在共表达关系。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏灯，为揭示 SelN 的功能提供了重要线索。
- 细胞模型中的变化：在细胞模型实验中，研究人员构建了 SelN 缺陷的小鼠成肌细胞系。实验结果显示，这些细胞中的谷胱甘肽氧化还原状态发生改变，氧化应激水平升高，表现为活性氧（ROS）、蛋白质羰基化和亚硝化水平增加。同时，SelN 缺陷的成肌管代谢功能受损，氧气消耗率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR）下降。这一系列变化表明，SelN 在维持细胞的氧化还原平衡和正常代谢功能中起着不可或缺的作用。
综合研究结论和讨论部分，这项研究意义重大。它首次揭示了 SelN 在斑马鱼早期发育和肌肉细胞代谢中的重要作用，为 SELENON-CM 的研究提供了全新的视角和宝贵的动物及细胞模型。这些模型和研究结果，为后续开发针对 SELENON-CM 的药物和其他治疗方法奠定了坚实的基础。未来，研究人员可以基于此进一步探索线粒体结构和功能在 SelN 缺陷细胞中的变化，有望开发出更有效的治疗策略，为 SELENON-CM 患者带来新的希望。
