基于多阶段患者来源平台解析 DM1 分子机制与 iPSC 衍生心肌细胞疾病模型

《Stem Cell Research & Therapy》：CTG repeat expansion disrupts RNA splicing and WNT/BMP–HOX transcriptional programs in patient-derived models of myotonic dystrophy type 1

　　

摘要

肌强直性营养不良1型（DM1）是一种多系统疾病，由DMPK基因中的CTG重复序列扩展引起，导致核内形成CUG RNA焦点、MBNL1蛋白的异常聚集以及广泛的RNA处理障碍。在本研究中，我们利用一个包含成纤维细胞、诱导多能干细胞（iPSCs）和iPSC衍生的心肌细胞（CMs）的多阶段患者来源平台，探讨了CTG重复序列扩展的分子后果。DM1成纤维细胞表现出与重复序列长度相关的MBNL1蛋白异常聚集，以及INSR、ZASP和MBNL1基因的剪接异常。转录组分析进一步显示，发育相关基因网络（尤其是HOX基因簇）存在广泛紊乱，同时WNT/BMP信号通路组分的表达也发生了变化。尽管这些细胞含有扩增的重复序列，但仍能够成功重新编程为不整合的iPSCs，并保持多能性和三胚层分化潜能。基于DM1-iPSCs衍生的心肌细胞（CMs）表现出CUG RNA焦点、MBNL1蛋白异常聚集、RBM20蛋白定位不均一、多种与DM1相关的剪接异常、肌节标记物结构异质性以及钙离子代谢功能受损。综上所述，这些发现支持将DM1-iPSCs衍生的心肌细胞作为研究DM1相关RNA处理机制和心脏表型的疾病模型。