主要

肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)是一种致命的神经系统疾病，其主要特征是脊髓皮质、脊髓球和脊髓运动神经元(MNs)的变性，从而导致瘫痪和死亡。在大多数情况下，ALS的病因是未知的;然而，已经在超过25个基因中发现了致病突变，约占病例的15%。ALS的遗传复杂性为MN表型的广泛表型变异性奠定了基础，包括发病年龄和发病部位、上、下MN发现的平衡以及疾病进展率。

FUS的突变与最具侵袭性、早期发病的ALS5、6以及罕见的FTD7、8相关。FUS与TDP-43、mat3和hnRNP A1具有结构和功能上的相关性，是ALS中涉及的几种rna结合蛋白(rbp)之一。它是一种广泛表达的、以核蛋白为主的蛋白质，在DNA修复和RNA代谢的几个方面发挥作用，包括转录、pre-mRNA剪接、mRNA转运、稳定性和翻译以及microRNAs和其他非编码RNAs9的加工。迄今为止，在ALS10患者中已发现超过50种不同的FUS突变，这些突变加起来约占家族性病例的4%，而在散发性ALS10患者中不到2%，11。这些als相关突变对FUS的功能影响尚不清楚;然而，尽管FUS功能的丧失并不足以导致体内MN的变性12，但FUS活性的缺乏可能是ALS发病的原因之一。强有力的证据支持一个有毒的功能机制在ALS-FUS13付和相关的生物物理性质、ALS-associated RBPs导致液-液分离阶段(llp)和随之而来的非正常程序集的形成,构成FUS-dependent ALS和相关形式的FTD14神经退化。

为了建立一个忠实的ALS-FUS模型来探索疾病机制，确定治疗靶点和测试治疗候选靶点，我们生成了一系列FUS敲入小鼠系，在这些小鼠系中，als致突变直接针对内源性小鼠FUS位点。我们提供的遗传学证据表明，尽管与人类FUSP525L突变(mFusP517L)和与快速进行性青少年发病ALS15相关的截断突变(G466VfsX14或Δ14)相关的部分功能丧失，但这些突变形式的FUS在体内生理水平上的表达导致进行性、青少年发病的ALS15。年龄依赖性MN变性是剂量依赖性和选择性的，已知在ALS患者和相关的家族性ALS小鼠模型中优先脆弱的MN亚群。利用Δ14的条件等位基因，我们发现FUS依赖性MN变性是一个细胞自主的过程，驱动继发性炎症变化，不依赖于反应性细胞中FUS的突变表达，但可能有助于神经变性。在这些ALS-FUS小鼠敲入模型中，毒性与FUS和其他rbp的不溶性程度相关，而FUS和其他rbp的不溶性程度与这些相关相分离蛋白的功能缺失有关。

最后，我们发现一种针对FUS转录本(ION363)的实验性ASO有效地沉默了P517L和Δ14杂合小鼠大脑和脊髓中的野生型和突变型FUS。与我们的剂量依赖的疾病功能获得机制模型一致，我们发现，在一个条件复合杂合突变的具有加速的als样表型的FUS小鼠中，单次脑室内(ICV)注射这种FUS ASO可以延迟MN变性的发生。first-in-human的一项研究中,我们发现重复鞘内(IT)管理ION363在病人与ALS-FUS FUSP525L突变导致付表达式的显著抑制大脑和脊髓和付家总量的减少这种疾病的病理特点。我们提供证据支持ION363在ALS-FUS及相关fus依赖性蛋白疾病治疗中的临床应用。