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科研赋能丨斯坦福大学研究发现Kif5a是神经退行性病变的主要调节因子

云舟生物 云舟生物 2023-03-10




美国斯坦福大学Byers眼科研究所和Spencer视觉研究所Sahil H Shah等人的研究团队通过对青光眼疾病的分子机制进行研究,发现Kif5a是视网膜神经节细胞退行性病变的主要调节因子,该研究为未来的治疗提供了参考机制。云舟生物为研究团队提供了Kif5a基因表达AAV病毒载体和 Kif5a shRNA干扰AAV病毒载体。


青光眼
神经退行性疾病包括青光眼、阿尔茨海默症、帕金森病、老年性黄斑变性等,这些疾病的特点是神经元死亡和突触丧失。青光眼是以视网膜神经节细胞(Retinal Ganglion Cell,RGC)及其轴突的逐渐丢失为特征的神经退行性疾病,表现为视野缺损和视力下降,是一种不可逆的致盲性眼病。青光眼在全球的发病率仅次于白内障,是60岁以上人群失明的主要原因,它可能在任何年龄段发病,但更常见于老年人。病理性眼压高是青光眼主要的临床特征和危险因素,目前唯一有效的治疗方法是通过药物或手术降低眼压以预防视力丧失,但无法阻止视网膜神经节细胞丢失对视觉功能的影响。尽管近年来有许多关于青光眼的研究,但目前对于引起青光眼的神经退行性病变的具体分子机制仍未有明确定论。

研究介绍

美国斯坦福大学Byers眼科研究所和Spencer视觉研究所(Byers Eye Institute and Spencer Center for Vision Research)Sahil H Shah等人的研究团队对视网膜神经节细胞的退行性病变进行研究,发现Kif5a是退行性病变的主要调节因子,并于今年3月在《eLife》杂志发表了题为“Quantitative transportomics identifies Kif5a as a major regulator of neurodegeneration”的文章。

驱动蛋白超家族(Kinesin superfamily proteins,Kifs)是一类具有轴突运输的分子马达,是线粒体胞内转运的主要动力蛋白,对于物质和细胞器的胞内运输十分重要。目前对驱动蛋白的功能已经有了很多认识,大量研究表明,Kifs与神经退行性病变、糖尿病、肾病等的发生密切相关。在已知的驱动蛋白超家族中,驱动蛋白家族1(Kinesin-1,又称为Kif5)存在3个亚型:Kif5a、Kif5b、Kif5c,它们在神经元线粒体的顺轴向运输中发挥着重要作用。

(a,b)成年小鼠或成年人类视网膜的单细胞RNA测序的细胞聚类tSNE图;

(c,d)在小鼠或人视网膜的各种视网膜细胞中Kif5基因表达图


成人中枢神经系统中的许多神经元,包括视网膜神经节细胞,在受伤后会退化并死亡。早期轴突蛋白和细胞器运输失败是许多神经退行性疾病的关键,但疾病模型中轴浆运输的变化还未量化。Sahil H Shah等人的研究团队分析了视神经损伤后蛋白质从RGC胞体到其轴突运输的早期变化,并于RGC退化的早期发现,在神经元线粒体顺行转运中发挥重要作用的Kif5a蛋白运输失败。研究团队证明了调控Kif5a的表达会影响RGC中线粒体顺行转运,并通过定量蛋白质组学技术在Kif5a敲除小鼠中鉴定出转运过程需要依赖Kif5a的蛋白质。最后,研究团队验证了Kif5a对于RGC在体内存活的重要性。总体来看,Sahil H Shah等人的研究团队确定了Kif5a运输失败是RGC神经退行性病变的原因,并为未来的治疗提供了参考机制。


云舟生物为Sahil H Shah团队提供助力
云舟生物始终致力于打造高品质的创新产品及服务,为用户提供一站式全链条基因递送服务,赋能基础科研和临床应用,提升人类健康水平。云舟生物为斯坦福大学Sahil H Shah等人的研究团队提供了Kif5a基因表达AAV病毒载体和 Kif5a shRNA干扰AAV病毒载体,助力研究团队发现Kif5a是神经退行性病变的主要调节因子。

腺相关病毒(AAV)载体系统是一种备受欢迎的体内外基因传递系统,AAV可有效转导许多哺乳动物细胞类型,并且与腺病毒不同,其免疫原性非常低,在体内几乎完全是非致病性的。这使得AAV成为许多动物研究的理想病毒载体系统。云舟生物不仅能提供包括AAV载体构建、AAV现货载体、AAV包装服务、AAV血清型彩虹装在内的多种服务与产品,还可以提供AAV衣壳定向进化、AAV组织分布鉴定、GMP级别的AAV生产等特色服务。

AAV衣壳定向进化

定向进化是一种常用于提高生物大分子性能的高通量方法。该方法模拟自然选择过程并将其所耗时间大幅缩短。AAV衣壳定向进化通过突变野生型AAV衣壳基因,获得具备高度多样性的AAV衣壳文库,然后从中筛选出全新的、性能更优越的AAV衣壳。由于定向进化不需要具备蛋白结构与功能相关的前置知识,因此相对于AAV衣壳的理论设计方式更具优势。


AAV组织分布鉴定

云舟生物的AAV组织分布鉴定服务能够提供特定物种的高分辨率的AAV组织分布图像,并且可以在非人灵长类(Non-human primate,NHP)中进行该实验。从小鼠模型到猴模型,云舟生物提供的是当前产业界物种跨度最完整的AAV组织分布鉴定服务。


GMP级别的AAV生产

云舟生物已建立了经验证的大规模GMP级别腺相关病毒(AAV)生产平台。目前已开发有HEK293细胞病毒包装的贴壁培养体系(细胞工厂或生物反应器)和悬浮培养体系(200L规模一次性生物反应器)。同时也提供Sf9昆虫细胞的悬浮包装服务。每批次AAV产量最高可达1017GC。


【参考文献】Shah SH, Schiapparelli LM, Ma Y, et al. Quantitative transportomics identifies Kif5a as a major regulator of neurodegeneration. Elife. 2022;11:e68148. Published 2022 Mar 8. doi:10.7554/eLife.68148
【论文链接】https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8947766/


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