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面肩肱型肌营养不良症（FSHD）是一种罕见的神经肌肉疾病，其病因是在骨骼肌中异常再表达胚胎转录因子DUX4，从而激活一种有毒的转录程序并驱动进行性肌肉萎缩。目前尚无可改变疾病进程的治疗方法。既往在哺乳动物和斑马鱼模型中的研究表明，仅保留DNA结合结构域（DBD）的截短型DUX4缺乏转录激活能力，并可抑制由全长DUX4（DUX4-FL）驱动的病理过程；另一方面，基于dCas9/KRAB的表观遗传抑制子已显示出沉默DUX4表达的有效性，尽管基于CRISPR的策略仍面临D4Z4位点重复序列特性带来的挑战、细菌来源Cas蛋白相关的免疫原性问题，以及基因递送载体的装载容量限制。在此基础上，我们证实，由两个同源异型结构域组成的DUX4 DBD作为一种无毒性的竞争性抑制因子，在其基因组靶位点上对抗全长DUX4（DUX4-FL）的作用；并进一步通过将该DBD与人源KRAB（ZNF10）结构域融合，扩展了这一策略，从而将DUX4由转录激活因子转变为其自身靶标的完全人源化表观遗传沉默因子。利用荧光DUX4响应型报告系统，我们表明，在HEK293T细胞中，单独的DBD可对DUX4-FL的转录活性产生剂量依赖性的抑制作用（在测试的最高可诱导剂量下达到200倍）；而持续表达的DBD-KRAB融合蛋白则产生显著强于单独DBD的抑制作用（在25倍摩尔比下分别为949倍和17倍），在C2C12成肌细胞中也观察到类似趋势（分别为47倍和3.3倍敲低）。为使这些发现具有更充分的背景意义并探讨给药剂量相关因素，我们开发了三个互补的计算模型——转录因子竞争性结合模型、肌管扩散模型以及常微分方程（ODE）区室模型——以说明DBD浓度、细胞内扩散以及群体水平的细胞状态转变如何可能与治疗效力相关。总体而言，这些结果在单一的完全人源化构建体中证实并拓展了现有方法，可能有助于规避基于Cas系统的免疫原性和递送限制。
面肩肱型肌营养不良症（FSHD）是一种罕见的神经肌肉疾病，其病因是在骨骼肌中胚胎期转录因子DUX4发生异常再表达，从而激活一种具有毒性的转录程序，驱动进行性肌肉萎缩。目前尚无可改变疾病进程的治疗方法。既往在哺乳动物和斑马鱼模型中的研究表明，仅保留其DNA结合结构域（DBD）的截短型DUX4缺乏转录激活能力，并能够抑制由全长DUX4（DUX4-FL）驱动的病理过程；另一方面，基于dCas9/KRAB的表观遗传抑制因子已显示出沉默DUX4表达的有效性，尽管基于CRISPR的策略面临D4Z4位点重复性带来的挑战、细菌来源Cas蛋白相关的免疫原性，以及基因递送载体的载荷限制。
基于这些发现，我们证实由两个同源异型结构域共同组成的DUX4 DBD可作为一种无毒性的竞争性抑制因子，在其基因组靶位点上对抗全长DUX4（DUX4-FL），并进一步通过将该DBD与人源KRAB（ZNF10）结构域融合来扩展这一策略，从而将DUX4由转录激活因子转变为其自身靶标的完全人源化表观遗传沉默因子。利用荧光DUX4响应报告系统，我们表明，在HEK293T细胞中，单独的DBD可对DUX4-FL的转录活性产生剂量依赖性的抑制作用（在测试的最高可诱导剂量下达到200倍）；而持续表达的DBD-KRAB融合蛋白所产生的抑制作用显著强于单独的DBD（在25倍摩尔比下分别为949倍和17倍），在C2C12成肌细胞中也观察到类似趋势（分别为47倍和3.3倍敲低）。
为使这些发现具有更充分的背景解释并探讨给药剂量相关问题，我们构建了三个互补的计算模型——转录因子竞争性结合模型、肌管扩散模型以及常微分方程（ODE）区室模型——以说明DBD浓度、细胞内扩散以及群体水平细胞状态转变如何可能与治疗效力相关。总体而言，这些结果在单一、完全人源化构建体中证实并拓展了现有方法，可能有助于规避基于Cas系统在免疫原性和递送方面的限制。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742607v1?rss=1
🏷️ 面肩肱型肌营养不良症 DUX4 竞争性抑制 KRAB表观遗传沉默 计算模型