前體 mRNA 剪接是 mRNA 從細胞核輸出到細胞質進行翻譯的關鍵加工步驟。剪接體負責識別內含子的剪接位點并去除內含子，連接外顯子形成成熟 mRNA�？勺兗艚幽苁箚蝹�前體 mRNA 產生多種成熟 mRNA 產物，增加轉錄組和蛋白質組的多樣性。

編碼外顯子的可變剪接可從單個基因產生多種蛋白質異構體。而可變剪接若導致含有提前終止密碼子（PTC）的外顯子被納入，mRNA 在輸出到細胞質后就會成為無義介導的 mRNA 降解（NMD）的靶標。NMD 最初被認為只是一種降解含有 PTC 異常 mRNA 的監控機制，當 PTC 位于外顯子 - 外顯子連接復合體上游至少 50 - 55 個核苷酸處時，會激活 SMG1 對 Upf1 的磷酸化，啟動 mRNA 降解過程。Upf1 的超磷酸化會使其與 SMG5/7 復合體相互作用，進而激活由 SMG6 介導的核酸內切酶活性，在 PTC 位點附近切割 mRNA，再由核酸外切酶快速降解。但近年來研究發現，可變外顯子使用導致的 NMD 在某些生理條件下，也能作為健康組織中微調基因表達的一種機制。導致 NMD 的可變外顯子常被稱為 “毒性外顯子”（PEs），因其納入會導致轉錄本快速降解。PEs 位于基因的高度保守區域，通常被認為是通過可變剪接包含的盒式外顯子或可變互斥外顯子，不過通過可變 5′或 3′剪接位點或框內內含子保留引入 PTC 時，也會引發 NMD。NMD 在多種組織類型中都存在，在大腦中尤為突出。在人類中，編碼 NMD 機制的基因變異與神經發育障礙密切相關。在小鼠和人類大腦皮層中已鑒定出 3058 個高度保守的盒式外顯子，其中 1014 個被預測具有 NMD 外顯子功能，此外，可能還有因可變 5′和 3′剪接位點或內含子保留產生的 NMD 靶轉錄本尚未在大腦中被識別出來。雖然 NMD 靶向轉錄本或 PEs 的確切作用尚未完全明確，但普遍認為這種剪接調控能通過調整前體 mRNA 中編碼蛋白質的轉錄本和 NMD 靶向轉錄本的水平，快速微調蛋白質表達。

以 SCN1A 和 SCN8A 基因（分別編碼電壓門控鈉通道 Na_v1.1 和 Na_v1.6）為例，它們都含有可變剪接的 PEs，這些 PEs 編碼 PTC 并導致 NMD。對比人類背外側前額葉皮層、小鼠皮層、恒河猴前腦和恒河猴后腦這些基因的標準轉錄本和 PE 轉錄本的發育時間進程發現，在胎兒發育和嬰兒期，PE 轉錄本的表達最高，隨著大腦發育進程推進，其表達逐漸降低，而標準轉錄本水平則逐漸升高，二者呈負相關。這表明，至少對于這些電壓門控鈉通道基因而言，PE 表達在整個大腦發育過程中受到嚴格調控，推測是為了在關鍵的神經發育窗口期精細平衡 Na_v1.1 和 Na_v1.6 的水平。

大量旨在了解 PE 轉錄本形成和 NMD 靶向基本機制的研究揭示了它們強大的治療潛力。多種反義寡核苷酸（ASOs）和剪接轉換寡核苷酸（SSOs），這些長度為 15 - 20 個核苷酸、能與 RNA 雜交的分子，已成功開發為多種疾病的基因修飾療法，如肌萎縮側索硬化癥（ALS）、阿爾茨海默�。ˋD）、脊髓性肌萎縮癥等。

識別和驗證 NMD 轉錄本是該領域面臨的主要挑戰。過去，研究轉錄本是否易受 NMD 影響的標準方法是用環己酰亞胺處理細胞培養模型，環己酰亞胺是一種廣泛使用的翻譯抑制劑，可阻斷核糖體復合體的組裝。雖然它能有效抑制 NMD，但在處理數小時后就會對細胞產生明顯毒性。近年來，研究采用了更具特異性的方法來抑制 NMD 。

本研究由美國國立神經疾病和中風研究所（NINDS）資助，項目編號為 R37NS076752，資助對象為 LLI。

Lori L. Isom 報告稱，密歇根大學醫學院為其提供了資金支持，她與密歇根大學醫學院存在包括資助在內的合作關系。若有其他作者，他們聲明不存在可能影響本文所報告研究工作的已知財務利益或個人關系。