一篇发表于《Science Translational Medicine》的临床前研究,用分裂内含肽蛋白反式剪接与嗜肌性AAV载体,在LGMDR2小鼠模型中重建了全长dysferlin,并在疾病早期与晚期均观察到肌力与病理改善。研究同时显示,该策略在蛋白恢复效率上优于传统的DNA同源重组双载体方案。
一个被包装上限卡住的基因治疗难题
肢带型肌营养不良R2型(LGMDR2,旧称LGMD2B)由 DYSF 基因突变引起。该基因编码dysferlin——一个237 kDa的肌膜修复蛋白,含七个钙依赖C2结构域、两个ferlin结构域和一个C端跨膜域。
dysferlin缺失后,肌纤维无法有效修复机械活动造成的肌膜损伤,进而出现进行性肌萎缩、炎症和无力。
基因替代治疗看起来是直接路径。但问题在于:dysferlin的cDNA长达6.2 kb,而AAV载体的包装上限约4.7 kb。
差值不大,却足以让全长蛋白"装不进去"。
截短版"micro-dysferlin"曾被尝试,但功能与定位均不理想。全长蛋白才是治疗所需。
两条双载体路线:DNA重组与蛋白剪接
为绕开包装限制,学界此前主要依赖DNA层面的同源重组:两个AAV分别携带5′端和3′端序列,靠载体基因组串联重组拼出完整开放阅读框。
该策略已进入过人体肌内注射研究(NCT02710500),但存在几个固有短板:所需病毒剂量高、重组效率有限,且可能产生非特异重组带来的异常转录本。
本研究提出的替代方案是蛋白反式剪接(PTS)。它不依赖DNA重组,而是在翻译后水平,用分裂内含肽把两条多肽 halves 无缝连接起来。
dysferlin的模块化结构域架构和胞质侧N端,使其适合被拆分而不破坏肌膜靶向能力。

作者在dysferlin序列中预测了三个可插入split intein的位点。其中IMPDH内含肽在3号位点(Gly1263与Ser1264之间)可实现"无疤痕"连接,免疫印迹中全长蛋白表达最高。
体外验证:重建的蛋白能否修复肌膜
在HEK293细胞中,三种内含肽组合均能重建全长dysferlin,但IMPDH在3号位点的表达水平最高。
随后,研究在dysferlin缺陷的C2C12成肌细胞中检验功能。以3:1比例共转染N端与C端质粒时,全长蛋白表达稳健。
激光损伤实验显示:表达分裂内含肽dysferlin的细胞,染料进入显著减少(P = 0.0075),修复失败率下降超过四倍。
这说明——重建出的蛋白不只是"存在",它在功能上接近单载体表达的全长dysferlin。

体内比较:效率差距出现在哪里
研究把SI-Dysf与HR-Dysf分别包装进嗜肌性AAVMYO1载体,由肌肉特异性CK8e启动子驱动。
在8周龄BlaJ小鼠胫骨前肌注射相同总剂量(6×10¹⁰ vg)后,四个月时取材。所有SI-Dysf的N:C比例均比HR-Dysf产生更高水平全长蛋白,2:1与1:1比例最优。
免疫染色显示,SI-Dysf组dysferlin阳性肌纤维数量约为HR-Dysf组的两倍,且信号更亮。
更关键的是:SI-Dysf组几乎检测不到未剪接的N端或C端片段。而HR-Dysf组则存在约两倍于野生型的dysferlin表达水平——但其中包含截短片段。

系统性递送的剂量与分布
LGMDR2累及多个肌群,局部注射不足以覆盖。研究通过尾静脉注射三个剂量:2×10¹²、6×10¹²、2×10¹³ vg/kg。
两个月后,低剂量组检测不到全长蛋白;中剂量组约为野生型的10–40%;高剂量组在股四头肌和腰大肌达到约70%,膈肌与心脏更高。
值得注意的是,最高剂量仍比传统AAV血清型用于肌肉疾病的临床前或临床剂量低十倍,也比此前HR-Dysf方案低约五倍。

疾病早期与晚期:功能终点上的差异
在6月龄(疾病起始期)BlaJ小鼠中,以2×10¹³ vg/kg系统给药,六个月后评估。
SI-Dysf组在腓肠肌和股四头肌中达到野生型60–70%的dysferlin水平,而HR-Dysf组仅5–15%。载体基因组定量显示两组AAV存在量相似——差异来自剪接效率,而非递送效率。
组织学上,SI-Dysf组中心核肌纤维减少、肌纤维横截面积增加、脂肪浸润减少。
功能上,全肢握力缺陷被阻止,腓肠肌颤搐力恢复,离心收缩后的力量恢复更好。激光损伤实验显示,SI-Dysf组肌纤维修复能力接近野生型,修复失败率下降近两倍。

在12月龄(晚期症状)小鼠中,同样剂量治疗六个月后,腓肠肌与膈肌dysferlin水平达到甚至超过野生型,股四头肌为野生型的2–3倍。
纤维化面积从约18%降至6–9%,脂质沉积显著减少,腓肠肌与膈肌特异性收缩力改善。

工艺视角:这项研究留下了什么
从AAV工艺开发的角度看,这项工作有几个值得记录的观察。
第一,双载体的比例控制是工艺参数,不是附属细节。 体内N:C比例影响全长蛋白产量与未剪接片段残留。1:1与2:1表现最优,但批次间比例一致性如何保证,是放大生产必须回答的问题。
第二,剪接效率可以部分抵消剂量需求。 相同载体基因组水平下,PTS策略的蛋白产出显著高于DNA重组。这意味着在追求疗效时,载体设计可能比单纯提高剂量更有效。
第三,截短片段的检测应纳入质控视野。 免疫印迹中未剪接N端(155 kDa)和C端(99 kDa)片段的存在,提示蛋白水平的产品相关杂质分析不能只看全长条带。
第四,研究本身留有未解问题。 作者指出:分裂内含肽多来源于微生物,其在人体细胞中的表达、半衰期与免疫原性尚不清楚;AAV载体、内含肽组件与重建dysferlin的免疫应答也未做深入表征。
此外,dysferlin表达呈镶嵌分布,并非所有肌纤维均一表达。如何通过下一代嗜肌性衣壳、更强的肌肉特异性表达盒,或蛋白序列修饰实现更均匀的分布,仍是开放问题。
当载体容量成为硬约束时,是继续在DNA层面寻找重组方案,还是在蛋白层面重新设计剪接逻辑?这个选择,可能不只影响dysferlin一个靶点。