渐冻症病例中，TDP-43蛋白的病理性异常几乎普遍存在，无论TARDBP基因是否突变。这表明，TDP-43在渐冻症进展中发挥了关键作用，是一种广泛性的病理标志和极具潜力的治疗靶点。
渐冻症
肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS），俗称“渐冻症”，是一种致命的神经退行性疾病，其主要特征是控制肌肉运动和呼吸的上下运动神经元（MNs）在中枢神经系统内逐渐退化和死亡，导致肌肉逐步衰弱和萎缩。大多数ALS患者在症状首次出现后的三到五年内因无法自主呼吸而死亡[1-2]。约三分之二的家族性ALS病例和十分之一的散发性ALS病例与基因突变相关，包括SOD1、TARDBP、ALS2、C9ORF72和FUS等基因[3]。
图1 根据上下运动神经元（UMN&LMN）不同的功能障碍类型，对ALS亚型和FTD的发展阶段进行划分[3]
TDP-43蛋白聚集与ALS的关系
TAR DNA结合蛋白43（TDP-43）是由TARDBP基因编码的核蛋白，参与RNA的加工、转运和代谢，以及蛋白质进入细胞核、昼夜节律和蛋白稳定性的调节。TDP-43通常定位于细胞核，并能在细胞核和细胞质之间穿梭。在部分ALS和FTD患者中，TARDBP基因突变会导致TDP-43蛋白从细胞核转移到细胞质，并形成包涵体团块，这些团块会干扰TDP-43的正常功能，产生毒性并阻碍细胞过程，最终导致细胞死亡[4-5]。更为重要的是，无论是否存在TARDBP突变，几乎所有的ALS病例中都能观察到TDP-43蛋白的病理性异常。实际上，TDP-43蛋白是ALS患者死后组织中蛋白聚集体的主要成分，这表明TDP-43在多种形式的ALS中都起着关键作用，是一种广泛性的病理标志和极具潜力的治疗靶点[5]。
图2 TDP-43蛋白失调导致运动神经元（MN）功能障碍和神经肌肉接头（NMJ）破坏的潜在机制[5]
TDP-43靶向治疗
与其他神经退行性疾病的治疗现状相似，ALS的药物研发面临着重大挑战。目前，研究的重点之一是针对TARDBP基因或TDP-43蛋白，但尚未有针对TDP-43的疗法能成功减缓或逆转疾病进程。TDP-43蛋白靶向治疗主要采取两种策略：一是抑制TDP-43蛋白聚集体的形成或清除已形成的聚集体，二是诱导病理性TDP-43的降解。此外，还有一些相关策略，如应激颗粒（SG）动力学调节、激活自噬、TDP-43蛋白核胞质穿梭调控、RNA代谢修复以及异常剪接事件纠正等[6-8]。而新兴的研究方向则包括利用小核酸药物纠正TARDBP基因的致病突变，通过AAV载体递送正确的TARDBP基因拷贝，以及利用CRISPR等技术进行基因治疗[9-11]。
图3 已进入临床阶段的TDP-43靶向ALS疗法[6]
在进行临床试验之前，每种治疗方法都需要经过严格的临床前动物评估，且不同的治疗方法需要使用不同类型的动物模型。在TDP-43蛋白病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）研究领域，赛业生物可提供多种转基因、过表达或点突变的疾病模型，以满足抗体、小分子和多肽等传统药物的研发评估需求。赛业生物已成功开发出小鼠Tardbp基因人源化的B6-hTARDBP小鼠模型（产品编号：C001418），此模型可用于构建热门致病点突变的人源化模型，以适应CRISPR、ASO、siRNA和miRNA等新兴疗法的研究需求。以下是该模型的详细信息。
B6-hTARDBP小鼠成功表达人源TARDBP基因
RT-qPCR检测结果显示，与野生型小鼠相比，B6-hTARDBP小鼠成功表达人源TARDBP基因且不表达小鼠Tardbp基因。
图4 野生型小鼠（WT）和B6-hTARDBP小鼠（hTARDBP）体内基因表达的检测
B6-hTARDBP小鼠大脑成功表达人源TDP-43蛋白
Western Blot检测结果表明，B6-hTARDBP小鼠脑部存在显著的人源TDP-43蛋白表达。其表达水平与在神经系统中过表达TARDBP*A315T突变基因的Tg(TARDBP*A315T)转基因小鼠相近。
图5 大脑组织中人源TDP-43蛋白（hTDP-43）表达的检测
B6-hTARDBP小鼠脊髓广泛分布着人源TDP-43蛋白
免疫组化（IHC）检测结果显示，野生型（WT）小鼠的脊髓不表达人源TDP-43蛋白，而在B6-hTARDBP小鼠和Tg(TARDBP*A315T)小鼠的脊髓中，可以检测到人源TDP-43蛋白的显著表达及广泛分布。
图6 脊髓组织中人源TDP-43蛋白的表达和分布检测
总 结
B6-hTARDBP小鼠模型（产品编号：C001418）能够有效地表达人源TARDBP基因，而不表达小鼠内源性Tardbp基因。在其脑部和脊髓中，都有显著的人源TDP-43蛋白表达，其表达水平和分布情况与经典的转基因模型相似。因此，B6-hTARDBP小鼠模型可用于研究肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）和额颞叶痴呆（FTD）等TDP-43蛋白相关的神经退行性疾病。
此外，赛业生物基于自主研发的TurboKnockout融合BAC重组的技术创新，可以提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型，并可根据不同点突变提供定制服务，以满足广大研发人员对ALS和FTD疾病药物筛选和药效学等实验的需求。
参考文献：
[1] Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, Corr EM, Logroscino G, Robberecht W, Shaw PJ, Simmons Z, van den Berg LH. Amyotrophic lateral sclerosis. Nat Rev Dis Primers. 2017 Oct 5;3:17071.
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[8] Buratti E. Targeting TDP-43 proteinopathy with drugs and drug-like small molecules. Br J Pharmacol. 2021 Mar;178(6):1298-1315.
[9] ALS News Today. (n.d.). ALS Gene Therapy SOL-257 Targeting TDP-43 Shows Promise in Mouse Model. Retrieved from https://alsnewstoday.com/news/als-gene-therapy-sol-257-targeting-tdp-43-shows-promise-mouse-model/
[10] ALS News Today. (n.d.). Vectory Raises Millions to Advance ALS Antibody Therapy TDP-43. Retrieved from https://alsnewstoday.com/news/vectory-raises-millions-advance-als-antibody-therapy-tdp-43
[11] ALS News Today. (n.d.). Takeda Acquires License for ALS Therapy Aimed at Toxic TDP-43. Retrieved from https://alsnewstoday.com/news/takeda-acquires-license-als-therapy-aimed-toxic-tdp-43/
