脊髓小脑性共济失调（SCA）是一组遗传性脑部疾病，表现为渐进性和退行性的特征。这些疾病主要影响小脑对身体运动协调性的调节，有时也会影响到脊髓。目前已发现的SCA亚型超过40种，每一种亚型都对应一个特定的致病基因^[1]。SCA的主要症状是步态协调性逐渐减退，通常伴随着手部、语言和眼睛运动的协调性差。具体的症状会因亚型和患者自身的差异而异。在许多情况下，尽管患者的精神能力完全保留，但会因为身体控制能力逐渐下降，造成运动功能丧失，甚至可能导致死亡。

图1 脊髓小脑性共济失调（SCA）的全球主要分布情况^[1]

SCA主要由基因中连续的胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤（CAG）三核苷酸重复扩增引起，这是一类多聚谷氨酰胺（polyQ）疾病的特征。SCA1、SCA2和SCA3等多数SCA病例都属于此类。这些疾病的发生机制是致病性多谷氨酰胺扩展重复序列长度增加，导致翻译过程中产生异常的PolyQ重复序列，从而使蛋白质错误折叠。错误折叠的PolyQ蛋白形成聚集体，干扰细胞过程，导致细胞功能障碍，进而引发细胞毒性和退化。而其他基因位点的点突变、缺失突变或插入突变等情况较为罕见。脊髓小脑性共济失调3型（SCA3），也被称为Machado-Joseph病（MJD），是全球最常见且较为严重的SCA亚型，约占所有SCA病例的20%～50%，目前尚无治愈方法^[2]。

图2 正常CAG三核苷酸重复的功能以及异常CAG三核苷酸重复扩增导致SCA疾病发生的机制^[2]

在正常人体内，ATXN3基因中CAG的重复次数范围为10至44。然而，在SCA3患者体内，这个范围扩大到了61至87。这种过多的CAG重复导致突变的ATXN3基因编码生成异常的共济失调蛋白-3（Ataxin-3）。这些异常蛋白会聚集并产生有毒物质，破坏包括自噬、蛋白稳态、转录、线粒体功能和信号传导在内的多个细胞过程，从而导致机能障碍和疾病的发生。患者的表现包括小脑共济失调、眼外肌麻痹、凝视诱发眼震、眼睑后退，面舌肌束颤，以及不同程度的锥体和锥体外系症状及周围神经病变等^[3]。

图3 ATXN3基因中CAG重复次数范围不同对Ataxin-3蛋白功能的影响^[3]

在临床前研究阶段，通过抑制ATXN3基因表达、沉默致病性ATXN3蛋白、阻止蛋白聚集、抑制有毒蛋白的水解过程以及抵消受影响的细胞系统功能障碍，都已显示出一定的治疗效果^[3]。然而，目前进入临床阶段的SCA3疗法非常有限，相关研究仍需加强。在进行临床试验之前，根据治疗方法的不同，每种治疗方法需要使用不同类型的动物模型进行严格的评估。例如，小核酸药物龙头企业Ionis在开发ATXN3靶向性反义寡核苷酸（ASO）疗法的研究中，就使用了多种表达人源ATXN3基因的小鼠模型，用于目标分子的筛选和药效学的验证^[4-7]。

图4 靶向ATXN3 mRNA或ATXN3蛋白以及其他多种SCA3疗法^[3]

赛业生物已成功开发了小鼠Atxn3基因人源化的B6-hATXN3小鼠模型（产品编号：C001398），并可基于此模型构建热门致病点突变的人源化疾病模型，以满足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。

常见的B6-TG(ATXN3-84Q)小鼠是在表达人源ATXN3基因的同时也会表达鼠源Atxn3基因。RT-qPCR结果显示B6-hATXN3小鼠与B6-TG(ATXN3-84Q)小鼠在人源ATXN3基因表达水平上接近，并且B6-hATXN3仅表达人源基因，不表达鼠源基因。

图5 野生型小鼠（B6N）、B6-hATXN3小鼠和B6-TG(ATXN3-84Q)小鼠体内基因表达的检测

Western Blot检测结果显示，野生型小鼠的脑部仅表达小鼠ATXN3蛋白（约42KD），而B6-hATXN3小鼠的脑部仅表达人源ATXN3蛋白（约48KD）。B6-TG(ATXN3-84Q)小鼠的脑部同时表达长PolyQ结构突变的人源ATXN3蛋白和小鼠ATXN3蛋白，存在人源ATXN3-84Q蛋白（约65KD）和小鼠ATXN3蛋白（约42KD）的条带。

图6 小鼠脑部组织中人源ATXN3蛋白表达的检测

B6-hATXN3小鼠模型（产品编号：C001398）能有效地表达人源ATXN3基因，且不表达小鼠内源性Atxn3基因。其脑部存在显著的人源ATXN3蛋白表达。因此，该模型可用于脊髓小脑性共济失调3型（SCA3）疾病的研究。

此外，赛业生物利用自主研发的TurboKnockout融合BAC重组技术，可以提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型，并根据不同的点突变提供定制服务，以满足研发人员对SCA3疾病药物筛选和药效学等实验的需求。