LYST基因缺失小鼠模型揭示Chediak-Higashi综合征早发性神经退行性病变机制

本研究通过CRISPR-Cas9技术构建LYST基因全敲除小鼠模型（ΔLYST-B6），首次在动物模型中重现了Chediak-Higashi综合征（CHS）患者典型的早发性神经退行性症状。研究人员发现该模型在6月龄即出现显著运动障碍，伴随小脑浦肯野细胞进行性丢失和外周神经病变。多组学分析揭示神经炎症相关脂质代谢异常和免疫通路激活，为CHS神经病理机制研究提供了重要工具，并为开发靶向神经系统症状的治疗策略奠定基础。

　　

Chediak-Higashi综合征（CHS）是一种罕见的溶酶体相关细胞器紊乱疾病，由LYST（Lysosomal Trafficking Regulator）基因突变引起。患者表现为免疫缺陷、眼部皮肤白化、出血倾向和进行性神经系统症状。然而，现有动物模型仅能部分模拟人类疾病表型，尤其缺乏早发性神经退行性病变的特征，这严重阻碍了疾病机制研究和治疗开发。

美国国立卫生研究院国家人类基因组研究所（National Human Genome Research Institute, NIH）的研究团队通过CRISPR-Cas9基因编辑技术，成功构建了LYST基因全敲除小鼠模型（ΔLYST-B6）。该研究首次在动物模型中重现了CHS患者典型的神经系统症状，包括6月龄即出现的运动协调障碍、浦肯野细胞进行性丢失和外周神经轴突变性。多组学分析揭示了小脑区促炎脂质积累和免疫通路激活的分子特征，为理解CHS神经病理机制提供了新视角。相关成果发表在《Communications Biology》杂志。

研究采用CRISPR-Cas9技术构建LYST基因全敲除模型，通过行为学测试评估运动功能，组织学分析中枢及外周神经系统病变，结合脂质组学和转录组学探讨分子机制。使用透射电镜观察血小板和神经超微结构，免疫荧光染色分析浦肯野细胞和胶质细胞变化。

主要研究结果

LYST缺失小鼠的分子验证
通过靶向外显子4和53的CRISPR-Cas9系统成功删除149 kb的LYST基因片段（图1a）。qPCR和Western blot证实ΔLYST-B6小鼠各组织中LYST mRNA和蛋白完全缺失（图1c,d），建立了全球性功能缺失模型。

表型特征分析
ΔLYST-B6小鼠表现出典型CHS特征：皮毛颜色变浅（图2a）、视网膜色素上皮细胞色素减少（图2b）、出血时间延长至20分钟（图2c）。电镜显示血小板致密颗粒减少（图2d），中性粒细胞和单核细胞中出现特征性巨大颗粒（图2e），胚胎成纤维细胞中可见溶酶体异常聚集（图2f）。

神经系统功能障碍
行为学测试显示ΔLYST-B6小鼠6月龄即出现显著运动障碍（图3a），在垂直杆测试中转身和下降时间延长（图3b），平衡木测试中穿越时间增加且足部滑落频繁（图3c）。步态分析显示步幅缩短和外八字（图3e）。

中枢及外周神经系统病变
免疫组化显示18月龄ΔLYST-B6小鼠浦肯野细胞密度显著降低（图4a,b）。有趣的是，异常增大的溶酶体主要出现在GFAP阳性的Bergmann胶质细胞中（图4c）。3月龄起即观察到坐骨神经髓鞘解离，24月龄时出现轴突丢失（图4d,e）。

多组学分析揭示神经炎症机制
脂质组学显示18月龄小脑中促炎脂质磷脂酰丝氨酸（PS）增加，抗炎脂质（OAHFA）减少（图5f，表2）。转录组分析发现小脑区补体激活（C1qa/b/c、C3、C4b）和微glia吞噬相关基因（TYROBP、TREM2）上调（图6h，表4）。基因本体分析显示免疫效应过程和突触修剪通路富集（表5）。

遗传背景影响表型严重度
将ΔLYST等位基因导入DBA/2J背景（ΔLYST-DBA）后，运动障碍和浦肯野细胞丢失更早出现（3月龄），表明遗传修饰因子影响疾病进程。

这项研究建立的ΔLYST-B6模型首次全面模拟了CHS患者神经系统症状，将神经退行性病变的发生时间从既往模型的12月龄提前至6月龄。研究发现Bergmann胶质细胞溶酶体异常可能通过神经炎症导致浦肯野细胞死亡，为CHS神经病理机制提供了新见解。该模型不仅为研究LYST蛋白在神经系统的功能提供了重要工具，更为开发针对CHS神经症状的干预策略奠定了坚实基础。研究揭示的神经炎症机制可能也适用于其他溶酶体贮积症和神经退行性疾病的治疗探索。