小狗因意外突變免於患上肌肉萎縮症

狗狗研究為該疾病的新療法提供潛在途徑

林戈是一隻 2003 年出生於巴西犬舍的金毛尋回犬,它原本不被期望能活很久。研究人員培育它和它的同窩幼犬,使其遺傳一種導致嚴重肌肉萎縮症的基因突變。他們希望這些幼犬能為杜氏肌營養不良症 (DMD) 提供深入研究,這是一種由相同基因失活引起的無法治癒且最終致命的人類疾病。

但是林戈的肌肉並沒有像它的同窩幼犬那樣萎縮,研究人員現在已經確定了原因:根據發表在《細胞》雜誌上的一篇論文,它出生時就帶有另一種突變,這種突變似乎保護了它免受該疾病的侵害。科學家希望透過研究林戈的突變(這種突變以前從未與肌肉萎縮症聯絡起來),他們可以找到該疾病的新療法。

高達 1/3,500 的男孩會遺傳產生一種稱為肌萎縮蛋白的蛋白質的缺陷版本的突變,從而導致 DMD。(該疾病出現在男孩身上是因為肌萎縮蛋白基因位於 X 染色體上,因此女孩必須遺傳兩個突變基因副本才能患上 DMD。)該蛋白質有助於將肌肉纖維固定在一起,而它的缺失會破壞重建肌肉組織的再生週期。最終,脂肪和結締組織會取代肌肉,而患有 DMD 的人通常在青少年之前就必須依賴輪椅。很少有人能活過三十歲。


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特殊案例
一些金毛尋回犬雌性攜帶會導致類似疾病的肌萎縮蛋白突變,當傳遞給雄性幼犬時。犬類飼養者可以透過基因篩查來預防這種情況。但是,巴西聖保羅大學的遺傳學家 Mayana Zatz 和她的同事著手培育帶有這種突變的幼犬,以模擬人類疾病。

DNA 測試證實林戈遺傳了肌萎縮蛋白突變,但他沒有表現出任何嚴重症狀。林戈的案例讓 Zatz 和她的團隊感到困惑,因此她決定在她的實驗室犬舍中密切關注他的生活。“我們在這裡對待狗就像對待孩子一樣,”Zatz 說。“它們被照顧得很好,它們有奔跑的地方,有陽光,而且在天氣炎熱時有空調。”

林戈被證明是個惹麻煩的人。“當人們不關門時,它就會跑出去交配,”Zatz 說。總的來說,林戈與四隻不同的雌性幼犬產下了 49 只幼犬——“自然交配”,她和同事在一篇論文中指出。它的一隻幼犬,蘇弗萊爾,也從未患上完全的肌肉萎縮症,儘管它遺傳了有缺陷的肌萎縮蛋白基因。

“這是兩隻非常不尋常的狗,父子倆,所以我們決定繪製出哪些基因可能是修飾基因,”馬薩諸塞州波士頓兒童醫院的遺傳學家路易斯·昆克爾說,他在 20 世紀 80 年代首次確定了導致 DMD 的基因和蛋白質。當 Zatz 實驗室的一名前研究生 Natassia Viera 在他的實驗室做博士後時,Kunkel 開始接觸林戈和蘇弗萊爾。

拯救基因
該團隊將林戈和蘇弗萊爾的基因組與患有肌肉萎縮症的其他金毛尋回犬的基因組進行了比較,發現了一個發育基因Jagged1的突變,該突變將這對父子與同一群中的 31 只嚴重受影響的狗區分開來。與受影響的狗相比,林戈和他的兒子的肌肉中含有更高水平的 Jagged1 蛋白。當研究人員在缺乏肌萎縮蛋白的斑馬魚中模擬這種特徵時,它也保護了魚免受肌肉撕裂和肌肉萎縮症的其他症狀的影響。

昆克爾說,該團隊尚不清楚更高水平的 Jagged1 如何保護狗免受肌肉萎縮症的侵害。該蛋白質是通路中的一個參與者,在生物學的許多方面都發揮作用,包括肌肉發育和再生。昆克爾說,也許林戈和蘇弗萊爾的Jagged1突變補償了由缺乏肌萎縮蛋白引起的肌肉再生問題。他們現在正在尋找可以在小鼠和斑馬魚中產生更高水平 Jagged1 的藥物。但是昆克爾警告說,用藥物來模擬狗的確切生物學特徵將是困難的。

伊利諾伊州芝加哥西北大學範伯格醫學院的遺傳學家伊麗莎白·麥克納利認為,可以抵消肌肉萎縮症的突變可能會為新的療法提供思路,不僅針對 DMD,還包括其他導致肌肉萎縮的原因,包括老年。“我喜歡它來自狗模型,”她說。

林戈去年去世,享年 11 歲,屬於金毛尋回犬的正常壽命。將近 10 歲的蘇弗萊爾現在也開始顯老了。“蘇弗萊爾可以走路,但它不能再跳了,”Zatz 說。“但它是一隻老狗了。”

本文經許可轉載,並於 2015 年 11 月 12 日首次釋出於此連結

Ewen Callaway is a senior reporter at Nature.

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