自噬（Autophagy）是细胞利用溶酶体降解自身细胞质蛋白和受损细胞器的过程。自噬可防止细胞损伤、促进营养缺乏情况下细胞的存活，并对细胞毒性刺激作出反应 ^[1]。溶酶体相关膜蛋白2（LAMP-2）是溶酶体膜的重要组成部分。LAMP-2通过影响免疫、巨自噬（MA）和分子伴侣介导的自噬（CMA），在溶酶体保护、维持和粘附以及肿瘤细胞转移中发挥作用 ^[2]。

 

LAMP-2的不同亚型

在人体中，LAMP-2基因的前体mRNA会通过替代剪接生成三种9号外显子不同的mRNA，分别编码LAMP-2A、LAMP-2B和LAMP-2C三种蛋白亚型 ^[3-4]。

 

图1. LAMP-2基因通过替代剪切生成LAMP-2A、LAMP-2B和LAMP-2C ^[4]

 

巨自噬（MA）和分子伴侣介导的自噬（CMA）是哺乳动物中研究最深入的自噬途径，在生理和病理条件下对细胞质量控制至关重要。LAMP-2A主要在胎盘、肺部和肝脏中高表达，是分子伴侣介导的自噬（CMA）的受体和蛋白通道，促进细胞质蛋白降解 ^[5]。LAMP-2B主要在心肌和骨骼肌表达，介导自噬体-溶酶体融合机制，参与溶酶体生物发生和巨自噬（MA），在线粒体和心肌功能调节方面具有重要意义 ^[6]。同时，它也是一种外泌体跨膜蛋白，可用于制造用于靶向药物递送的工程外泌体 ^[7]。LAMP-2C则在RNA/DNA自噬（RNautophagy/DNautophagy，RDA）中发挥作用，参与细胞内RNA和DNA的降解 ^[8]。

 

图2. LAMP-2三种亚型的不同作用 ^[4]

 

LAMP-2A

LAMP-2A是溶酶体膜的重要组成部分，参与溶酶体功能和转运过程，是CMA的关键蛋白。LAMP-2A可以调节衰老、心肌功能、代谢和肿瘤生长等过程。在小鼠体内，LAMP-2A的缺失会导致多种疾病的发生，包括心血管疾病、衰老、神经退行性疾病、癌症和代谢综合征。

 

LAMP-2A缺陷小鼠

在神经退行性疾病如亨廷顿舞蹈症（HD）和帕金森病（PD）中，细胞内异常和折叠错误的蛋白质会以毒性多聚复合物的形式积累，这是这些疾病发生的基础。这些蛋白质的降解过程与CMA密切相关。在CMA过程中，LAMP-2A起着关键的限速酶的作用。研究发现，小鼠大脑中LAMP-2A的缺失会导致炎症和行为异常，包括运动障碍和学习障碍，并会加剧神经退行性疾病的表型 ^[9]。近期的研究发现，LAMP-2A在肿瘤中的表达水平较高，敲除LAMP-2A的表达可以有效地抑制多种肿瘤细胞的增殖，这为我们提供了一个新的视角，即靶向LAMP-2A抑制CMA活性，可能成为一种潜在的癌症治疗方法 ^[10]。此外，LAMP-2A还与非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化和糖尿病等疾病有关。在肝脏特异性LAMP-2A敲除的小鼠中，可以观察到糖代谢、脂代谢以及机体整体能量平衡维持的异常。而在巨噬细胞特异性LAMP-2A敲除的小鼠中，动脉粥样硬化的进程明显加速 ^[11-12]。

 

图3. 缺乏LAMP-2A将导致小鼠出现运动障碍和学习障碍 ^[9]

 

LAMP-2B

LAMP-2B主要参与溶酶体的生物发生和巨自噬（MA）。当LAMP-2B发生突变时，会破坏自噬体的成熟，导致达农病的发生。达农病是一种与肥厚型心肌病高度相似的X连锁显性糖原贮积病，其临床表现为肥厚型心肌病、骨骼肌病和智力障碍三联征。病理特征为心肌和骨骼肌中糖原和自噬空泡的堆积。患者会因骨骼肌和心肌减弱导致多器官障碍，最终因严重心衰在30岁之前死亡，目前尚无有效疗法 ^[13]。

 

LAMP-2B缺陷小鼠

大多数LAMP-2B KO小鼠会过早死亡，并表现出心肌病以及在包括肝脏、胰腺、脾脏、肾脏以及骨骼和心脏肌肉等多个组织中自噬空泡的累积 ^[14]。心肌细胞特异性LAMP-2B敲除会导致心肌收缩异常，这表明LAMP-2B是导致心肌细胞代谢缺陷的原因。Rocket Pharmaceuticals正在进行的1期临床试验的研发管线RP-A501，通过AAV载体将正常的LAMP-2B基因递送到心肌细胞中，可以有效地缓解Lamp2 KO小鼠模型的心肌疾病表型并提高存活率 ^[15]。已有的临床数据显示，RP-A501在患者中的耐受性和临床疗效普遍良好，这表明基因治疗可能是达农病的有效治疗手段。

 

图4. AAV9基因疗法有效缓解LAMP-2B KO达农病小鼠心肌疾病表型 ^[15]

 

外泌体是一种小型的细胞囊泡，可以将蛋白质、DNA、mRNA和microRNA等分子从原始细胞转移到受体细胞，因此被视为一种新的递送系统，并被用于组织特异性的靶向治疗研究。LAMP-2B作为外泌体膜的成分之一，受到了人们的重点关注，并被广泛用于制造工程外泌体。基于LAMP-2B开发的递送外泌体已被用于多种神经、肿瘤、心脏、肌肉和肺部等系统疾病的治疗研究 ^[16]。

 

图5. 基于LAMP-2B的外泌体作为药物输送系统的研究 ^[16]

 

LAMP-2C

与LAMP-2A和LAMP-2B相比，LAMP-2C的分布更为有限，仅在小肠、心脏、大脑和骨骼肌中表达。LAMP-2C与核酸降解、细胞质抗原呈递和黑色素瘤生长有关。LAMP-2C参与RNA/DNA自噬，以ATP依赖形式使RNA和DNA直接被溶酶体吸收并降解。在LAMP-2C缺陷的小鼠中，RNA/DNA自噬被部分减少，这表明仍存在部分非LAMP-2C依赖性的RNA/DNA自噬，这同样是一个值得进一步研究的领域 ^[17]。

 

图5. LAMP-2C缺陷导致小鼠大脑RNA/DNA自噬减少和RNA累积增加 ^[17]

 

不同的LAMP-2基因敲除策略

LAMP-2基因的三种亚型通过参与不同的自噬途径以及在不同的部位表达，从而调节多种生物学过程。通过对LAMP-2基因进行多种策略的修饰，我们可以调节不同亚型的LAMP-2的特异性表达，这将有助于我们对这三种亚型的机制进行精准研究。赛业生物拥有数千种自主研发的基因编辑大小鼠品系，可提供多种方案的Lamp-2基因敲除或条件性敲除小鼠基因编辑模型。也可根据您的科研需求进行专业化的定制服务，加速您的课题研究。

 

 

参考文献

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