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Signal Transduction and Targeted Therapy | 靶向FUS蛋白的反义寡核苷酸策略治疗特发性肺纤维化

Signal Transduction and Targeted Therapy | 靶向FUS蛋白的反义寡核苷酸策略治疗特发性肺纤维化
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该研究首次揭示FUS蛋白在特发性肺纤维化中的促纤维化作用,并证明反义寡核苷酸ION363可有效抑制FUS表达,改善肺泡上皮再生,为IPF治疗提供了全新靶向策略。

 

文献概述

本文《Targeting fused in sarcoma (FUS): a novel antisense strategy for treating idiopathic pulmonary fibrosis》,发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志,回顾并总结了RNA结合蛋白FUS在特发性肺纤维化(IPF)中的病理作用及其作为治疗靶点的潜力。研究发现FUS在IPF患者肺成纤维细胞中表达上调并发生细胞质错位,通过结合促纤维化mRNA促进疾病进展。使用反义寡核苷酸ION363靶向FUS可显著抑制纤维化相关基因表达,改善3D肺泡类器官的形态与功能。该研究系统揭示了FUS在IPF中的调控机制,并验证了其作为治疗靶点的可行性,为IPF患者提供了新的治疗方向。

背景知识

特发性肺纤维化(IPF)是一种慢性、进行性且致命的间质性肺病,主要影响中老年人群,其特征为肺泡上皮损伤、成纤维细胞异常活化及细胞外基质(ECM)过度沉积,最终导致肺结构破坏和呼吸衰竭。目前仅有尼达尼布和吡非尼酮获批用于治疗,二者虽可延缓肺功能下降,但无法逆转纤维化或显著延长生存期,因此迫切需要新的治疗策略。FUS(fused in sarcoma)是一种高度保守的RNA结合蛋白,参与RNA剪接、转运、翻译调控及DNA损伤修复。FUS突变与肌萎缩侧索硬化症(ALS)和额颞叶痴呆(FTD)密切相关,其细胞质错位和聚集是神经退行性疾病的标志性病理特征。近年研究提示FUS在衰老相关蛋白稳态失衡中起重要作用,但其在肺纤维化中的功能尚不清楚。反义寡核苷酸(ASO)是一类单链核酸药物,可通过碱基互补结合靶mRNA,诱导其降解或调控剪接,已在神经疾病如脊髓性肌萎缩症中成功应用。ION363是一种靶向FUS的ASO,已在ALS模型中显示出降低FUS蛋白水平的能力。本研究首次探索FUS在IPF中的功能,并评估ION363的治疗潜力,填补了FUS在纤维化疾病中的研究空白,为ASO疗法在非神经退行性疾病中的拓展提供了有力证据。

 

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研究方法与实验

研究团队利用IPF患者和健康供体来源的原代肺成纤维细胞,通过qPCR、免疫印迹和免疫荧orescence分析FUS的表达与定位。采用细胞核质分离和免疫电镜进一步验证FUS在IPF成纤维细胞中的细胞质错位。通过FUS过表达和siRNA敲低实验,评估其对成纤维细胞增殖的影响。使用CLIP-Seq技术鉴定FUS在IPF成纤维细胞中的RNA互作网络,并通过RNA-seq分析ION363处理后的转录组变化。在precision-cut lung slices(PCLs)和3D alveolosphere类器官模型中,评估ION363对纤维化标志物、上皮功能及组织再生的影响。标准治疗药物(吡非尼酮、尼达尼布)在PCLs中测试其对FUS表达的影响。所有实验均设置适当的对照组,包括scramble ASO和vehicle处理组。

关键结论与观点

  • FUS在IPF患者肺成纤维细胞中mRNA和蛋白水平均显著上调,且出现异常的细胞质错位,而健康对照细胞中FUS主要定位于细胞核
  • 功能实验表明,FUS过表达促进健康成纤维细胞增殖,而FUS敲低可逆转IPF成纤维细胞的高增殖表型,表明FUS驱动成纤维细胞活化
  • CLIP-Seq分析揭示FUS在IPF成纤维细胞中特异性结合多种促纤维化RNA,包括TGFβ1、COL5A1、COL4A2和IL11等,富集于ECM组织和胶原合成通路
  • 反义寡核苷酸ION363可有效降低IPF成纤维细胞中FUS的RNA和蛋白表达,减少PAI-1和COL1A1等纤维化因子的表达,并抑制细胞迁移
  • 在IPF患者来源的PCLs模型中,ION363显著下调FUS表达,并抑制促纤维化基因程序,同时促进肺泡上皮相关基因(如SFTPA1、ABCA3)的表达
  • 在3D alveolosphere模型中,ION363处理增强溶酶体活性,促进肺泡上皮类器官的形成和大小,并上调AT1细胞标志物AQP5,表明其促进肺泡上皮再生与分化
  • 标准IPF治疗药物吡非尼酮和尼达尼布可降低PCLs中FUS的表达,提示FUS可能是现有疗法的作用靶点之一

研究意义与展望

本研究首次确立FUS作为IPF中关键的促纤维化调控因子,其异常表达和错位在疾病进展中发挥重要作用。FUS通过结合促纤维化mRNA,调控其稳定性或翻译,从而驱动成纤维细胞活化和ECM沉积。这一发现拓展了RNA结合蛋白在纤维化疾病中的功能认知,为IPF的分子机制提供了新视角。

靶向FUS的反义寡核苷酸ION363在多种IPF前临床模型中展现出显著的抗纤维化效果,不仅抑制成纤维细胞功能,还促进肺泡上皮再生,具有“双重作用”优势。相较于现有仅延缓疾病的药物,ION363有望实现疾病修饰,甚至促进组织修复。此外,ION363已在ALS临床试验中验证其安全性,可能加速其在IPF中的转化应用。

未来研究应进一步探索FUS在不同类型肺细胞(如AT2细胞、巨噬细胞)中的功能,并在动物模型中验证ION363的体内疗效和药代动力学。同时,需明确FUS调控促纤维化RNA的具体分子机制,例如是否影响mRNA稳定性、翻译效率或亚细胞定位。该研究为开发基于ASO的IPF治疗策略奠定了坚实基础,有望为患者带来突破性疗法。

 

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结语

本研究系统揭示了RNA结合蛋白FUS在特发性肺纤维化(IPF)中的关键促纤维化作用。FUS在IPF患者肺成纤维细胞中表达上调并发生细胞质错位,通过结合促纤维化mRNA(如TGFβ1、COL5A1、IL11)促进成纤维细胞增殖与活化。靶向FUS的反义寡核苷酸ION363可有效降低FUS表达,抑制纤维化相关基因程序,并在precision-cut lung slices和3D alveolosphere模型中改善肺泡上皮功能与组织再生。研究首次将FUS与IPF病理进程联系起来,提出FUS为IPF治疗的潜在新靶点。ION363展现出双重作用机制——既抑制间质纤维化,又促进上皮修复,优于现有仅延缓肺功能下降的疗法。鉴于ION363已在神经疾病临床试验中验证安全性,其在IPF中的转化前景广阔。该工作不仅拓展了对IPF分子机制的理解,也为开发疾病修饰型治疗策略提供了重要依据,有望为IPF患者带来更有效的治疗选择。

 

文献来源:
Bhavika B Katariya, Shashipavan Chillappagari, Lisa Arnold, Andreas Guenther, and Poornima Mahavadi. Targeting fused in sarcoma (FUS): a novel antisense strategy for treating idiopathic pulmonary fibrosis. Signal Transduction and Targeted Therapy.
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