面部肩胛肱肌營養不良癥(FSHD)是最常見的骨骼肌營養不良癥之一。FSHD患者骨骼肌病理是由轉錄因子DUX4的不恰當表達引起的，它激活了不同的肌毒途徑。目前還沒有分子療法可以延緩或防止FSHD骨骼肌。在這項研究中，針對DUX4轉錄本的系統遞送的反義寡核苷酸(ASO)在ACTA1-MCM和FLExDUX4小鼠體內進行了測試，這些小鼠在骨骼肌中表達DUX4。
作者發現，在骨骼肌中，DUX4 ASO具有良好的耐受性，并抑制了DUX4轉錄本、DUX4蛋白和小鼠DUX4靶基因的表達。此外，DUX4 ASO可減輕骨骼肌病理的嚴重程度，部分防止炎癥和細胞外基質基因的失調。本研究表明，靶向DUX4的全身注射ASOs是一種很有前景的FSHD治療策略，進一步提高ASO在骨骼肌中的療效是有必要的。
FSHD患者表現出臨床異質性，患者之間的疾病嚴重程度、發病年齡和骨骼肌受影響程度高度不同。骨骼肌病理是由表觀遺傳的轉錄因子雙同源框4 (DUX4)去抑制引起的。
DUX4在人類胚胎的4細胞階段表達，在這個階段它激活合子基因組激活(ZGA)基因的轉錄。在早期發育后，DUX4基因在大多數組織中受到表觀遺傳抑制。在骨骼肌中DUX4的不恰當表達引發了不同的毒性級聯反應，包括但不限于生殖系和ZGA基因的異常表達、活性氧敏感性抑制無意義RNA衰變、抑制肌生成和誘導凋亡途徑。
DUX4基因位于D4Z4重復序列中，D4Z4重復序列位于染色體4q35上。每個D4Z4單元包含DUX4基因的外顯子1和2。DUX4轉錄自包含外顯子3的4qA等位基因上的最后一個D4Z4單元，通過多聚腺苷酸化信號(PAS)穩定DUX4轉錄。在大多數患者(FSHD1)中，DUX4抑制的喪失是由1-10個單位的D4Z4重復收縮引起的，而未受影響的個體有8-100個D4Z4單位。FSHD和未受影響的個體之間D4Z4重復單位大小的重疊表明有更多的因素參與疾病外顯率。在~5%的患者(FSHD2)中，DUX4的去抑制是由一個相對較短的允許的4qA等位基因的遺傳和表觀遺傳D4Z4抑制因子SMCHD1、DNMT3B和LRIF1的突變引起的。
迄今為止，對于FSHD患者，還沒有能夠阻止或減緩疾病進展的分子療法。由于骨骼肌中DUX4的去抑制導致FSHD，減少DUX4的表達是一種很有前景的治療策略，可以防止肌肉中所有下游毒性效應。一些研究已經證明了靶向DUX4 mRNA的反義寡核苷酸(ASOs)的使用。靶向 DUX4 轉錄本的剪接位點或 PAS 的 20-O-甲基硫代磷酸酯 ASO 降低了 FSHD 原代肌管培養物中的 DUX4 表達、DUX4 陽性細胞核的百分比。
在重組腺相關病毒介導的DUX4表達小鼠模型中，其中一個ASOs作為八鳥樹突狀物偶聯磷酸二酯morpholino寡聚物(體內pmo)進行了測試。肌內注射ASO可下調脛骨前肌DUX4表達。另外兩項研究確定了一種相同的PMO，靶向外顯子3中的PAS，可有效抑制原代和永生化 FSHD 肌管中的 DUX4 和 DUX4 靶基因。通過將 PMO 電穿孔到移植到免疫缺陷小鼠后肢的 FSHD 肌肉異種移植物中，對這種 PAS 靶向 PMO 進行了體內測試。注射PMO后，異種FSHD肌肉移植物DUX4和DUX4靶基因水平降低。
接受DUX4反義寡核苷酸治療的FLExD和ACTA1-MCM小鼠骨骼肌病理改變減輕
在本研究中，針對DUX4轉錄本的開放閱讀框的ASO在ACTA1-MCM和FLExD小鼠(未暴露于他莫)中進行了體內測試。在沒有他莫誘導的情況下，骨骼肌中會表達低水平的 DUX4，因為 FLExD 和 ACTA1-MCM 轉基因都存在泄漏。 與 FLExD 小鼠相反，未誘導的 ACTA1-MCM；FLExD 小鼠顯示小鼠 DUX4 靶基因激活和輕度骨骼肌表型。與大多數體內研究不同的是，DUX4 ASO是通過皮下注射進行全身遞送，而不是通過肌肉局部注射。
作者發現，DUX4 ASO降低了ACTA1-MCM和FLExD小鼠骨骼肌中DUX4 mRNA、DUX4蛋白和小鼠DUX4靶基因表達。此外，DUX4 ASO可減輕骨骼肌病理的嚴重程度，表現為再生纖維、纖維化、巨噬細胞浸潤和參與免疫系統的基因表達減少。總之，該研究表明，靶向DUX4的全身注射ASOs是一種很有前景的治療FSHD的策略
