自噬（Autophagy）是細胞利用溶酶體降解自身細胞質(zhì)蛋白和受損細胞器的過程。自噬可防止細胞損傷、促進營養(yǎng)缺乏情況下細胞的存活，并對細胞毒性刺激作出反應(yīng)^[1]。溶酶體相關(guān)膜蛋白2（LAMP-2）是溶酶體膜的重要組成部分。LAMP-2通過影響免疫、巨自噬（MA）和分子伴侶介導的自噬（CMA），在溶酶體保護、維持和粘附以及腫瘤細胞轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用^[2]。

LAMP-2的不同亞型
在人體中，LAMP-2基因的前體mRNA會通過替代剪接生成三種9號外顯子不同的mRNA，分別編碼LAMP-2A、LAMP-2B和LAMP-2C三種蛋白亞型^[3-4]。
 

圖1 LAMP-2基因通過替代剪切生成LAMP-2A、LAMP-2B和LAMP-2C^[4]

巨自噬（MA）和分子伴侶介導的自噬（CMA）是哺乳動物中研究最深入的自噬途徑，在生理和病理條件下對細胞質(zhì)量控制至關(guān)重要。LAMP-2A主要在胎盤、肺部和肝臟中高表達，是分子伴侶介導的自噬（CMA）的受體和蛋白通道，促進細胞質(zhì)蛋白降解^[5]。LAMP-2B主要在心肌和骨骼肌表達，介導自噬體-溶酶體融合機制，參與溶酶體生物發(fā)生和巨自噬（MA），在線粒體和心肌功能調(diào)節(jié)方面具有重要意義^[6]。同時，它也是一種外泌體跨膜蛋白，可用于制造用于靶向藥物遞送的工程外泌體^[7]。LAMP-2C則在RNA/DNA自噬（RNautophagy/DNautophagy，RDA）中發(fā)揮作用，參與細胞內(nèi)RNA和DNA的降解^[8]。
 

圖2 LAMP-2三種亞型的不同作用^[4]

LAMP-2A
LAMP-2A是溶酶體膜的重要組成部分，參與溶酶體功能和轉(zhuǎn)運過程，是CMA的關(guān)鍵蛋白。LAMP-2A可以調(diào)節(jié)衰老、心肌功能、代謝和腫瘤生長等過程。在小鼠體內(nèi)，LAMP-2A的缺失會導致多種疾病的發(fā)生，包括心血管疾病、衰老、神經(jīng)退行性疾病、癌癥和代謝綜合征。

LAMP-2A缺陷小鼠
在神經(jīng)退行性疾病如亨廷頓舞蹈癥（HD）和帕金森�。≒D）中，細胞內(nèi)異常和折疊錯誤的蛋白質(zhì)會以毒性多聚復合物的形式積累，這是這些疾病發(fā)生的基礎(chǔ)。這些蛋白質(zhì)的降解過程與CMA密切相關(guān)。在CMA過程中，LAMP-2A起著關(guān)鍵的限速酶的作用。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠大腦中LAMP-2A的缺失會導致炎癥和行為異常，包括運動障礙和學習障礙，并會加劇神經(jīng)退行性疾病的表型^[9]。近期的研究發(fā)現(xiàn)，LAMP-2A在腫瘤中的表達水平較高，敲除LAMP-2A的表達可以有效地抑制多種腫瘤細胞的增殖，這為我們提供了一個新的視角，即靶向LAMP-2A抑制CMA活性，可能成為一種潛在的癌癥治療方法^[10]。此外，LAMP-2A還與非酒精性脂肪肝、動脈粥樣硬化和糖尿病等疾病有關(guān)。在肝臟特異性LAMP-2A敲除的小鼠中，可以觀察到糖代謝、脂代謝以及機體整體能量平衡維持的異常。而在巨噬細胞特異性LAMP-2A敲除的小鼠中，動脈粥樣硬化的進程明顯加速^[11-12]。

圖3 缺乏LAMP-2A將導致小鼠出現(xiàn)運動障礙和學習障礙^[9]

LAMP-2B
LAMP-2B主要參與溶酶體的生物發(fā)生和巨自噬（MA）。當LAMP-2B發(fā)生突變時，會破壞自噬體的成熟，導致達農(nóng)病的發(fā)生。達農(nóng)病是一種與肥厚型心肌病高度相似的X連鎖顯性糖原貯積病，其臨床表現(xiàn)為肥厚型心肌病、骨骼肌病和智力障礙三聯(lián)征。病理特征為心肌和骨骼肌中糖原和自噬空泡的堆積。患者會因骨骼肌和心肌減弱導致多器官障礙，最終因嚴重心衰在30歲之前死亡，目前尚無有效療法^[13]。

LAMP-2B缺陷小鼠
大多數(shù)LAMP-2B KO小鼠會過早死亡，并表現(xiàn)出心肌病以及在包括肝臟、胰腺、脾臟、腎臟以及骨骼和心臟肌肉等多個組織中自噬空泡的累積^[14]。心肌細胞特異性LAMP-2B敲除會導致心肌收縮異常，這表明LAMP-2B是導致心肌細胞代謝缺陷的原因。Rocket Pharmaceuticals正在進行的1期臨床試驗的研發(fā)管線RP-A501，通過AAV載體將正常的LAMP-2B基因遞送到心肌細胞中，可以有效地緩解Lamp2 KO小鼠模型的心肌疾病表型并提高存活率^[15]。已有的臨床數(shù)據(jù)顯示，RP-A501在患者中的耐受性和臨床療效普遍良好，這表明基因治療可能是達農(nóng)病的有效治療手段。
 

圖4 AAV9基因療法有效緩解LAMP-2B KO達農(nóng)病小鼠心肌疾病表型^[15]

外泌體是一種小型的細胞囊泡，可以將蛋白質(zhì)、DNA、mRNA和microRNA等分子從原始細胞轉(zhuǎn)移到受體細胞，因此被視為一種新的遞送系統(tǒng)，并被用于組織特異性的靶向治療研究。LAMP-2B作為外泌體膜的成分之一，受到了人們的重點關(guān)注，并被廣泛用于制造工程外泌體。基于LAMP-2B開發(fā)的遞送外泌體已被用于多種神經(jīng)、腫瘤、心臟、肌肉和肺部等系統(tǒng)疾病的治療研究^[16]。
 

圖5 基于LAMP-2B的外泌體作為藥物輸送系統(tǒng)的研究^[16]

LAMP-2C
與LAMP-2A和LAMP-2B相比，LAMP-2C的分布更為有限，僅在小腸、心臟、大腦和骨骼肌中表達。LAMP-2C與核酸降解、細胞質(zhì)抗原呈遞和黑色素瘤生長有關(guān)。LAMP-2C參與RNA/DNA自噬，以ATP依賴形式使RNA和DNA直接被溶酶體吸收并降解。在LAMP-2C缺陷的小鼠中，RNA/DNA自噬被部分減少，這表明仍存在部分非LAMP-2C依賴性的RNA/DNA自噬，這同樣是一個值得進一步研究的領(lǐng)域^[17]。
 

圖6 LAMP-2C缺陷導致小鼠大腦RNA/DNA自噬減少和RNA累積增加^[17]

不同的LAMP-2基因敲除策略
LAMP-2基因的三種亞型通過參與不同的自噬途徑以及在不同的部位表達，從而調(diào)節(jié)多種生物學過程。通過對LAMP-2基因進行多種策略的修飾，我們可以調(diào)節(jié)不同亞型的LAMP-2的特異性表達，這將有助于我們對這三種亞型的機制進行精準研究。賽業(yè)生物擁有數(shù)千種自主研發(fā)的基因編輯大小鼠品系，能提供多種基于不同Lamp-2亞型的敲除或條件性敲除小鼠模型。也可根據(jù)您的科研需求進行專業(yè)化的定制服務(wù)，加速您的課題研究。

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