B6-hFUS小鼠 | HUGO-GT®全基因组人源化模型 | 药物筛选评价小鼠模型

产品编号：I001191

品系全称：C57BL/6JCya-Fus^tm2(hFUS)/Cya

品系背景：C57BL/6JCya

传代建议：纯合与纯合互配

品系描述

肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）又称渐冻人症，是一种致命的渐进性神经退行性疾病。该疾病是由中枢神经系统内控制骨骼肌的运动神经元退化和死亡所致，从而引起肌肉逐渐衰弱、萎缩，最后大脑完全丧失控制随意运动的能力^[1]。与阿尔茨海默病不同，ALS并不一定会影响高级神经活动，相反，晚期患者可保持清晰的思维，保留发病前的记忆、人格和智力。已经明确的ALS致病基因包括SOD1、ALS2、TARDBP和FUS基因等。

FUS是一种多功能的DNA/RNA结合蛋白，通常定位于细胞核内，但也可在细胞核与细胞质中穿梭。FUS蛋白在RNA转录、剪接以及microRNA加工等过程中发挥重要作用。FUS基因的突变与额颞叶脑退行性病变/痴呆（FTLD-FUS）和肌萎缩侧索硬化症（ALS-FUS）密切相关。经研究，在家族性ALS和散发性ALS患者中发现了50多种FUS基因突变，其中绝大多数呈常染色体显性遗传，并且大部分突变会影响FUS蛋白质的核定位信号（NLS）^[2]。通常ALS-FUS患者的组织病理学特征是脊髓神经元和神经胶质细胞中的FUS蛋白错误定位到细胞质中，并形成FUS阳性包涵体。然而从目前的病例看来，只有一部分患者会出现FUS错定位现象，FUS突变体的核功能改变也能引发ALS。FUS病理小鼠能在没有细胞质病理变化甚至没有明显错定位的情况下引发神经退行性病变，这有力地表明了FUS突变体的核毒性功能可能是潜在的致病机制^[2]。

现阶段在研的FUS靶向药物主要为基因治疗药物，如反义寡核苷酸（ASO）。由Ionis开发的ASO药物（ION363）已进入临床3期，该药物可有效降低疾病小鼠中FUS的异常表达^[3]。大多数基因治疗手段均作用于人源基因，考虑到动物和人在基因上的差异性，将小鼠基因进行人源化修饰将有助于推动靶向FUS的基因疗法加速迈入临床阶段。本品系是小鼠Fus基因人源化模型，可用于肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）和额颞叶脑退行性病变/痴呆（FTLD）的研究。该模型纯合子是可存活且可育的。此外，基于自主研发的TurboKnockout融合BAC重组的技术创新，赛业生物还可提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型（如FUS (p.R521C)），也可针对不同点突变提供定制服务，以满足广大研发人员关于ALS的药效学等实验需求。

构建方式

图1. B6-hFUS小鼠基因编辑打靶示意图。通过基因编辑技术将小鼠Fus基因从ATG起始密码子到15号外显子下游~1 kb处的序列替换为人源FUS基因从ATG起始密码子到15号外显子下游~1 kb处的序列。

研究应用：肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）；额颞叶脑退行性病变/痴呆（FTLD）。

验证数据

人源FUS基因和鼠源Fus基因的表达

图2. 6周龄雌性野生型小鼠（WT）和B6-hFUS小鼠（hFUS）脑部和脾脏中人源FUS基因和鼠源Fus基因表达检测。RT-qPCR检测结果显示，在B6-hFUS小鼠的脑部和脾脏中均存在人源FUS基因的显著表达，不存在鼠源Fus基因的表达；WT小鼠的脑部和脾脏中不存在人源FUS基因的表达，仅表达鼠源Fus基因。

罕见病数据中心（RDDC）

基因基本信息

临床突变信息

疾病介绍

肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）又称肌萎缩侧索硬化症、卢·贾里格症（LouGehrig's disease）、渐冻人症，是一种致命的渐进性神经退行性疾病。该疾病是由中枢神经系统内控制骨骼肌的运动神经元退化和死亡所致，从而引起肌肉逐渐衰弱、萎缩，最后大脑完全丧失控制随意运动的能力，患者出现发音、吞咽，以及呼吸上的障碍^[1]。与阿尔茨海默病不同，ALS并不一定会影响高级神经活动，相反，晚期病人可保持清晰的思维，保留发病前的记忆、人格和智力。家族性ALS中SOD1基因致病占10~20%，C9orf72基因占20~50%，TARDBP即TDP-43基因占5%，FUS基因致病占5%。

基因及突变介绍

FUS是一种多功能的DNA/RNA结合蛋白，通常定位于细胞核内，但也可在细胞核与细胞质中穿梭。FUS蛋白在RNA转录、剪接以及microRNA加工等过程中发挥重要作用。FUS基因的突变与额颞叶脑退行性病变/痴呆（FTLD-FUS）和肌萎缩侧索硬化症（ALS-FUS）密切相关，FUS基因突变可导致约5%的家族性ALS和约1%的散发性ALS。经研究，在家族性ALS和散发性ALS患者中发现了50多种FUS基因突变，其中绝大多数呈常染色体显性遗传，并且大部分突变会影响FUS蛋白的核定位信号（NLS）^[2]。ALS-FUS患者的组织病理学特征是脊髓神经元和神经胶质细胞中的FUS蛋白错误定位到细胞质中，并形成FUS阳性包涵体，这可能与细胞质功能的毒性增加有关。但是从目前的病例来看，只有一部分患者会出现FUS错定位现象，FUS突变体的核功能改变也能引发ALS。研究发现，FUS病理小鼠能在没有细胞质病理变化甚至没有明显错定位的情况下引发神经退行性病变，这有力地表明了FUS突变体的核毒性功能可能是潜在的致病机制^[2]。FUS基因的大部分突变类型为错义突变，主要集中在两个区域：约2/3的突变发生在14、15号外显子，该区域编码核定位信号；另外1/3的突变位于3、5、6号外显子。

非编码区功能

据文献报道，FUS基因14号内含子的c.1542-1g>t致病突变会导致FUS mRNA表达量减少一半以上^[⁴^]。此外，FUS基因3'UTR区域的突变在ALS患者中被过度表达，并导致FUS的翻译失调 ^[⁵^]。

基因治疗

现阶段在研的FUS靶向药物大多为基因治疗药物，如反义寡核苷酸（ASO）药物。由基因治疗头部公司Ionis所开发的ASO药物（ION363）已进入临床3期，该药物通过靶向FUS基因6号内含子可有效地降低MN-P517L/Δ14小鼠大脑和脊髓中的野生型和突变FUS蛋白水平，从而显著减少FUS聚集体的毒性并延缓运动神经元变性 ^[³^]。大多数ASO药物、CRISPR基因编辑技术等基因治疗手段均作用于人源基因，考虑到动物和人在基因上的差异性，将小鼠基因进行人源化修饰将有助于推动靶向FUS的基因疗法加速迈入临床阶段。针对FUS基因致病突变的机制及药效研究，赛业生物还自主研发了携带致病突变的FUS (p.R521C)疾病模型，助力ALS基因治疗研究。

综上所述，FUS基因是肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）的重要致病基因。赛业生物的FUS全基因组人源化小鼠及在该人源化模型基础上构建的热门点突变疾病模型可应用于ALS基因治疗的临床前研究，针对不同点突变赛业还可提供模型定制服务。

参考文献

[1]Motor Neuron Diseases Fact Sheet. National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS).

[2]An, H., Skelt, L., Notaro, A. et al. ALS-linked FUS mutations confer loss and gain of function in the nucleus by promoting excessive formation of dysfunctional paraspeckles. acta neuropathol commun 7, 7 (2019).

[3]Korobeynikov VA, Lyashchenko AK, Blanco-Redondo B, Jafar-Nejad P, Shneider NA. Antisense oligonucleotide silencing of FUS expression as a therapeutic approach in amyotrophic lateral sclerosis. Nat Med. 2022 Jan;28(1):104-116.

[4]Canosa A, Lomartire A, De Marco G, Grassano M, Brunetti M, Manera U, Vasta R, Salamone P, Fuda G, Sbaiz L, Gallone S, Moglia C, Calvo A, Chiò A. A novel splice site FUS mutation in a familial ALS case: effects on protein expression. Amyotroph Lateral Scler Frontotemporal Degener. 2022 Feb;23(1-2):128-136. doi: 10.1080/21678421.2021.1909065. Epub 2021 Apr 21. PMID: 33879000.

[5]Sabatelli M, Moncada A, Conte A, Lattante S, Marangi G, Luigetti M, Lucchini M, Mirabella M, Romano A, Del Grande A, Bisogni G, Doronzio PN, Rossini PM, Zollino M. Mutations in the 3'untranslated region of FUS causing FUS overexpression are associated with amyotrophic lateral sclerosis. Hum Mol Genet. 2013 Dec 1;22(23):4748-55. doi: 10.1093/hmg/ddt328. Epub 2013 Jul 11. PMID: 23847048.