HTT功能缺失导致亨廷顿病神经元发育中RNA失调的机制研究

本研究针对亨廷顿病(HD)早期转录失调机制，通过比较突变HTT(亨廷顿蛋白)表达与HTT基因敲除(HTT-KO)的神经干细胞模型，发现HTT功能缺失(LoF)是导致转录因子(TWIST1/SIX1等)和miRNA(miR-214/miR-9等)网络异常的关键因素。研究首次揭示HTT通过调控miR-9-TWIST1- miR-199a/214前馈环路影响神经元发育，为HD神经发育障碍假说提供新证据。论文发表于《Cell》，为靶向治疗策略设计提供理论依据。

　　

亨廷顿病(HD)作为一种致命的神经退行性疾病，长期以来被认为是由突变HTT蛋白(mutHTT)的毒性获得性功能(GoF)主导。然而近年研究发现，患者胚胎期就已出现神经发育异常，提示野生型HTT(wtHTT)功能缺失(LoF)可能参与早期病理过程。这种"双重打击"机制如何影响神经元发育？波兰科学院生物有机化学研究所的Emilia Koztownska团队通过精妙的实验设计，在《Cell》发表的研究给出了重要答案。

研究人员利用一组同源基因编辑的人诱导多能干细胞(iPSC)系——包括HD模型(含72Q突变)、等位基因特异性沉默的对照系(IC1/IC2)及HTT完全敲除系(KO)，分化获得神经干细胞(NSC)和中型多棘神经元(MSN)。通过RNA测序(RNA-seq)结合小RNA测序，发现HD和KO模型共享70%的上调基因，且均富集在DNA结合和转录调控相关通路。特别值得注意的是，TWIST1、SIX1、TBX15等7个关键转录因子(TF)在两种模型中均显著上调，其中TWIST1的表达与疾病进展正相关。

研究采用三大关键技术：1) iPSC定向分化为纹状体特异性神经元；2) 全转录组测序分析mRNA/miRNA表达谱；3) 通过HTT-19Q/109Q质粒回补实验验证基因功能。这些方法揭示了HD早期转录紊乱的核心特征。

神经分化模型建立
研究团队成功构建了包含HD突变(72Q)、单等位基因沉默(IC1)和双等位基因正常(IC2)的等基因iPSC系。Western blot证实KO-NSC完全缺失HTT蛋白，而HD-NSC同时表达wtHTT和mutHTT。神经元分化实验显示，KO-MSN的神经元标志物TUJ1表达显著降低，但HD和KO神经元均出现异常突触形态——神经突长度和分支数较对照组增加1.5倍，提示HTT功能异常影响神经元网络形成。

转录组学发现
RNA-seq分析揭示：KO-NSC出现1401个差异表达基因(DEG)，远多于HD-NSC的822个。引人注目的是，两者共享331个DEG，其中280个上调基因的富集分析显示，这些基因主要参与RNA聚合酶II调控。TWIST1等7个TF在HD/KO-NSC中上调2-4倍，且在MSN中持续高表达。通过HTT-19Q质粒回补实验，这些TF表达可降低40-60%，而mutHTT(109Q)仅能部分逆转表型，证明wtHTT对TF网络的调控更具效力。

miRNA调控网络
小RNA测序发现12个共有的异常miRNA，包括上调的miR-214-3p/miR-199a-3p和下调的miR-9-5p。生物信息学分析揭示TWIST1与miR-199a/214形成正反馈环，而miR-9与TWIST1呈负相关。实验证实，转染miR-9模拟物可使HD-NSC的TWIST1表达降低65%，证实该miRNA-TF网络在HD中的核心地位。

时间动态变化
通过连续传代分析发现，HD-NSC中"随时间上调"的基因数量是KO模型的3倍，提示mutHTT可能通过渐进性功能干扰加剧转录紊乱，而KO模型因完全缺失HTT导致转录异常早期即达峰值。

这项研究的重要结论在于：HTT功能缺失(而非单纯的mutHTT毒性)是HD早期转录失调的主因。发现的TWIST1-miR-9- miR-199a/214调控网络不仅解释了神经发育异常机制，更提示非等位基因选择性治疗(同时靶向wt/mutHTT)可能带来风险。研究为HD的精准治疗策略提供了新视角——理想的治疗方案应特异性清除mutHTT同时保留wtHTT功能，这对目前正在开发的基因沉默疗法具有重要指导价值。