焉传祝/林鹏飞团队在《Brain》期刊发文揭示肢带型肌营养不良分子机制及靶向干预研究进展

2024年10月28日，山东大学齐鲁医院神经内科焉传祝/林鹏飞教授团队在国际知名期刊《Brain》（中科院一区TOP期刊，五年影响因子12.5）上发表了题为“AAV-based TCAP delivery rescues mitochondria dislocations in limb-girdle muscular dystrophy R7”的研究成果。山东大学齐鲁医院神经内科焉传祝教授、林鹏飞副教授为论文共同通讯作者，博士后吕晓晴为本论文独立第一作者，山东大学齐鲁医院神经内科及山东省罕见病线粒体重点实验室为本论文第一及通讯作者单位。《Brain》杂志创刊于1878年，由英国牛津大学主办，是国际神经科学领域的经典知名杂志。

肢带型肌营养不良（Limb-girdle muscular dystrophies，LGMD）是一类遗传异质性很强的进行性肌营养不良，主要累及肢带肌，表现为肌无力。肢带型肌营养不良R7型（Limb-girdle muscular dystrophy type R7，LGMDR7）是其中呈常染色体隐性遗传的一种亚型，临床表现为青少年时期发病，初始症状为下肢近端肌肉受累，同时出现或者继发下肢远端肌无力，随着年龄的增长逐渐丧失行走能力，尚无有效干预措施。焉传祝/林鹏飞教授团队前期联合复旦大学附属华山医院、福建医科大学第一附属医院、北京大学第一医院、中南大学湘雅医院的肌肉病研究团队建立了中国LGMDR7患者的临床队列，总结了该病的临床、肌肉病理和分子遗传学特点，发现患者骨骼肌病理上存在线粒体空间分布异常的现象（该部分研究发表于遗传学经典期刊Human Molecular Genetics上，PMID: 37216648）。

LGMDR7的致病基因TCAP编码肌纤维中的一个结构锚件，但该蛋白的缺失却引起了肌纤维中线粒体空间定位的异常，导致骨骼肌的变性，且目前无任何治疗手段。为探讨LGMDR7发病的分子机制及肌纤维内线粒体空间分布异常的机制，并对该病的基因治疗进行探索，焉传祝/林鹏飞教授团队成功构建了LGMDR7的疾病小鼠模型并进行了相关的研究。研究结果揭示了TCAP蛋白在骨骼肌肌纤维中的新功能：它不仅维持了结蛋白单体及结蛋白中间丝的稳定性，还将结蛋白中间丝锚定在Z盘处，确保了线粒体在骨骼肌中正确的空间分布从而高效的给肌纤维供能。LGMDR7患者的TCAP表达完全缺失导致了结蛋白骨架的崩塌，进而引发了骨骼肌中线粒体空间分布的异常，表现为肌膜下线粒体的增多。这种线粒体空间分布的异常导致了线粒体能量代谢功能的异常。既往大多认为遗传性肌肉疾病结构蛋白突变导致的线粒体功能异常为非特异改变，但本研究结果提示了结构蛋白突变可能通过影响线粒体在肌纤维的空间分布从而导致肌纤维出现能量代谢异常，未来可以作为干预的靶点。

TCAP蛋白锚定线粒体在肌纤维中定位的示意图

此外，研究团队还进行了该病基因治疗策略的探索，构建了AAV-LUC-P2A-TCAP载体（AAV-TCAP）递送TCAP蛋白，并引入了荧光素酶（LUC）报告系统，以便在无创条件下监测小鼠体内目的基因表达情况。本研究采用了局部靶向肌肉注射的方式治疗LGMDR7小鼠，向模型小鼠骨骼肌中成功递送TCAP蛋白，并显著改善了其肌无力表型、肌肉病理损伤及线粒体空间分布异常的病理特征。AAV-TCAP药物局部注射仅在小鼠骨骼肌中富集，未在其他器官中发现分布，一次给药治疗效果至少可维持长达7个月，大大减少了AAV全身高剂量给药的免疫反应及毒副作用。本研究提示对于特定肌群受累的遗传性肌肉疾病，靶向局部注射给药可以作为一个可选择的治疗策略。

原文链接：

https://academic.oup.com/brain/article-lookup/doi/10.1093/brain/awae351