患者來源的UBA5相關腦病模型揭示神經發育缺陷并探索潛在治療途徑

《Science Translational Medicine》:Patient-derived models of UBA5-associated encephalopathy identify defects in neurodevelopment and highlight potential therapeutic avenues

【字體: 時間:2025年05月09日 來源:Science Translational Medicine 15.8

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  為解決UBA5基因變異導致發育性腦病的機制難題,研究人員利用患者來源的皮質類器官模型,結合單細胞RNA測序技術,發現GABA能中間神經元發育異常和ER穩態失衡。通過SINEUP增強翻譯和CRISPRa激活轉錄,成功部分挽救神經元功能,為罕見腦病提供新型治療策略。

  

這項突破性研究構建了首個人源化UBA5相關腦病模型。UBA5作為UFMylation級聯反應的關鍵E1酶,其功能缺失變異會導致內質網(ER)穩態紊亂,引發發育遲緩、癲癇等嚴重癥狀。

研究團隊從兩名攜帶復合雜合變異的患者(共享p.A371T錯義變異和p.G267*/p.A123fs*4無義變異)中培育出皮質類器官。單細胞轉錄組分析顯示,100天培養的類器官中γ-氨基丁酸能(GABAergic)中間神經元發育存在顯著缺陷,同時伴隨類器官體積縮小和異常電活動。機制研究表明,UBA5變異會加劇未折疊蛋白反應(UPR)通路激活。

為探索治療可能,研究者嘗試了兩種創新方法:
1)利用能增強翻譯效率的長鏈非編碼RNA(SINEUP)
2)采用CRISPR激活系統(CRISPRa)提升UBA5轉錄水平
這兩種干預手段均成功改善了UFMylation通路失調,部分恢復了神經元功能。該研究不僅為理解UBA5在神經發育中的作用提供了新視角,更為罕見腦病的精準治療開辟了道路。

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