Primary familial brain calcification (PFBC) is a genetic neurological disease, yet no effective treatment is currently available. Here, we identified five novel intronic variants in SLC20A2 gene from six PFBC families. Three of these variants increased aberrant SLC20A2 pre-mRNA splicing by altering the binding affinity of splicing machineries to newly characterized cryptic exons, ultimately causing premature termination of SLC20A2 translation. Inhibiting the cryptic-exon incorporation with splice-switching ASOs increased the expression levels of functional SLC20A2 in cells carrying SLC20A2 mutations. Moreover, by knocking in a humanized SLC20A2 intron 2 sequence carrying a PFBC-associated intronic variant, the SLC20A2-KI mice exhibited increased inorganic phosphate (Pi) levels in cerebrospinal fluid (CSF) and progressive brain calcification. Intracerebroventricular administration of ASOs to these SLC20A2-KI mice reduced CSF Pi levels and suppressed brain calcification. Together, our findings expand the genetic etiology of PFBC and demonstrate ASO-mediated splice modulation as a potential therapy for PFBC patients with SLC20A2 haploinsufficiency.

中文翻译：

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反义寡核苷酸在人源化小鼠模型中增强 SLC20A2 表达并抑制脑钙化


原发性家族性脑钙化 （PFBC） 是一种遗传性神经系统疾病，但目前尚无有效的治疗方法。在这里，我们从 6 个 PFBC 家族的 SLC20A2 基因中鉴定了 5 个新的内含子变异。其中三个变体通过改变剪接机制与新表征的隐性外显子的结合亲和力，增加了 SLC20A2 pre-mRNA 剪接的异常，最终导致 SLC20A2 翻译过早终止。通过剪接转换 ASO 抑制隐性外显子掺入增加了携带 SLC20A2 突变的细胞中功能SLC20A2的表达水平。此外，通过敲入携带 PFBC 相关内含子变体的人源化 SLC20A2 内含子 2 序列，SLC20A2-KI 小鼠在脑脊液 （CSF） 中表现出无机磷酸盐 （Pi） 水平升高和进行性脑钙化。对这些 SLC20A2-KI 小鼠进行脑室内给药可降低 CSF Pi 水平并抑制脑钙化。总之，我们的研究结果扩展了 PFBC 的遗传病因，并证明了 ASO 介导的剪接调节是单倍体功能不全 SLC20A2 PFBC 患者的潜在治疗方法。