Serping1 KO小鼠在遺傳性血管性水腫（HAE）研究中的應(yīng)用
2024年1月22日，小核酸藥企Ionis宣布其反義寡核苷酸（ASO）療法Donidalorsen在3期臨床研究中顯著降低了遺傳性血管性水腫（HAE）患者發(fā)作比率，且達(dá)到主要研究終點(diǎn)[1]。僅一周后，《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）發(fā)表了由Intellia開發(fā)的體內(nèi)CRISPR療法NTLA-2002的1期臨床試驗(yàn)結(jié)果，數(shù)據(jù)顯示NTLA-2002能使HAE患者平均血管水腫發(fā)作次數(shù)減少95%[2]！這些突破性研究成果無疑為HAE的治療帶來了新的希望，也為未來創(chuàng)新藥物研發(fā)提供了信心。
ASO療法Donidalorsen預(yù)防和治療遺傳性血管性水腫（HAE）的途徑[3]
遺傳性血管性水腫（HAE）
遺傳性血管性水腫（HAE）是一種罕見的、由緩激肽介導(dǎo)的遺傳疾病�；颊邥�(huì)周期性地出現(xiàn)嚴(yán)重的水腫，主要影響手臂、腿部、面部、腸道和呼吸道。HAE通常在兒童或青少年時(shí)期首次出現(xiàn)，一般每?jī)芍芫蜁?huì)發(fā)作一次并持續(xù)數(shù)天。其流行率約為1/50,000，如影響到呼吸道，未經(jīng)治療的死亡率可達(dá)20%～30%[4]
遺傳性血管性水腫（HAE）的高發(fā)部位[5]
SERPING1是HAE的主要致病基因
遺傳性血管性水腫（HAE）主要分為三種類型：I型、II型和III型。其中，I型和II型由SERPING1基因突變引起，導(dǎo)致補(bǔ)體C1抑制劑（C1-INH）缺失或功能障礙，約占所有病例的99%。C1-INH是免疫系統(tǒng)的重要蛋白，其缺乏或功能失調(diào)會(huì)導(dǎo)致血管活性肽緩激肽過度分泌，使血管中液體滲漏到黏膜和皮下等部位，引發(fā)局部水腫和腫脹[6-7]。HAE無法治愈，治療方法主要包括補(bǔ)體系統(tǒng)調(diào)控的藥物，血漿源性C1酯酶抑制劑補(bǔ)充療法，利用激素刺激C1-INH產(chǎn)生，以及使用緩激肽抑制劑和凍干新鮮血漿等方法預(yù)防HAE的發(fā)生或控制癥狀[8]。因此，當(dāng)前的重點(diǎn)是加快對(duì)HAE機(jī)制的研究，并開發(fā)新的治療方法和預(yù)防策略。
C1-INH（SERPING1）缺乏導(dǎo)致遺傳性血管性水腫（HAE）發(fā)生的病理生理學(xué)途徑[9]
Serping1 KO小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001532）是賽業(yè)生物開發(fā)的一款HAE疾病模型。該模型中Serping1基因的敲除導(dǎo)致C1-INH蛋白表達(dá)的缺失，從而模擬人類HAE的病理表型。以下是該模型的表型信息。
Serping1 KO小鼠缺少Serping1基因的表達(dá)
RT-qPCR檢測(cè)結(jié)果顯示，Serping1 KO小鼠幾乎沒有Serping1轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)，只檢測(cè)到少量尚未降解的無義RNA，這些RNA不能編碼全長(zhǎng)功能性C1-INH蛋白
小鼠體內(nèi)Serping1基因表達(dá)的RT-qPCR檢測(cè)
Serping1 KO小鼠口鼻、前爪和后爪血管通透性增加
HAE的顯著特征是血管通透性的增加，伊文思藍(lán)（EB）是一種常用的體內(nèi)血管通透性檢測(cè)染料，能夠量化血管滲漏程度并觀察活體小鼠的血管通透性。在小鼠達(dá)到9周齡時(shí)，通過尾靜脈注射EB并定時(shí)觀察小鼠體內(nèi)藍(lán)色染料的分布情況。結(jié)果顯示，隨著時(shí)間的推移，Serping1 KO小鼠的口鼻、前爪和后爪的藍(lán)色逐漸加深，而野生型小鼠的顏色基本無變化。這一結(jié)果表明，Serping1 KO小鼠的血管通透性明顯增加。
野生型小鼠和Serping1 KO小鼠口鼻與肢體伊文思藍(lán)（EB）染色結(jié)果
Serping1 KO小鼠存在血管物質(zhì)對(duì)臟器的浸潤(rùn)
尾靜脈注射EB染料30分鐘后，處死小鼠，并對(duì)心臟、脾臟、肺部、腎臟、小腸和后爪等組織進(jìn)行灌流取材和預(yù)處理。處理完成后，測(cè)量相應(yīng)樣本溶液的吸光度（OD）值以定量不同組織中的EB染料含量。結(jié)果顯示，Serping1 KO小鼠各組織中都存在不同程度的EB染料滲出，這表明其血管通透性的增加導(dǎo)致了血管中的EB染料大量浸潤(rùn)到其他組織。
伊文思藍(lán)（EB）染料在Serping1 KO小鼠不同組織中外滲情況的定量分析
總 結(jié)
在Serping1 KO小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001532）中，Serping1基因的敲除導(dǎo)致其C1-INH蛋白的缺失和相關(guān)功能的障礙。分子學(xué)檢測(cè)結(jié)果表明，這些小鼠的組織中幾乎沒有Serping1轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)，只存在少量尚未降解的無義RNA，這些RNA不再編碼全長(zhǎng)功能蛋白。伊文思藍(lán)（EB）染色結(jié)果顯示，Serping1 KO小鼠血管通透性明顯增加，導(dǎo)致血管中物質(zhì)大量浸潤(rùn)到其他組織。這與人類遺傳性血管性水腫（HAE）患者的疾病機(jī)制和臨床癥狀非常相似。因此，Serping1 KO小鼠可以用于研究與HAE相關(guān)的機(jī)制，以及篩選和評(píng)估治療藥物。此外，針對(duì)HAE等罕見病研究，賽業(yè)生物也開發(fā)了相應(yīng)的人源化模型，可供研究人員進(jìn)行靶向藥物的開發(fā)研究。
參考文獻(xiàn)：
[1] “Ionis Announces Positive Topline Results from Phase 3 OASIS-HAE Study.” Ionis Pharmaceuticals, 25 Feb. 2024, https://ir.ionispharma.com/news-releases/news-release-details/ionis-announces-positive-topline-results-phase-3-oasis-hae-study.
[2] Longhurst HJ, Lindsay K, Petersen RS, Fijen LM, Gurugama P, Maag D, Butler JS, Shah MY, Golden A, Xu Y, Boiselle C, Vogel JD, Abdelhady AM, Maitland ML, McKee MD, Seitzer J, Han BW, Soukamneuth S, Leonard J, Sepp-Lorenzino L, Clark ED, Lebwohl D, Cohn DM. CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing of KLKB1 for Hereditary Angioedema. N Engl J Med. 2024 Feb 1;390(5):432-441.
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[5] Medical News Today. (n.d.). Hereditary angioedema facts and stats. Retrieved January 5, 2024, from https://www.medicalnewstoday.com/articles/facts-stats-hereditary-angioedema#symptoms
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[7] Genetics Home Reference. (n.d.). Hereditary Angioedema. Retrieved January 5, 2024, from https://medlineplus.gov/genetics/condition/hereditary-angioedema/#frequency
[8] Sinnathamby ES, Issa PP, Roberts L, Norwood H, Malone K, Vemulapalli H, Ahmadzadeh S, Cornett EM, Shekoohi S, Kaye AD. Hereditary Angioedema: Diagnosis, Clinical Implications, and Pathophysiology. Adv Ther. 2023 Mar;40(3):814-827.
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