FBN1基因及其基因編輯小鼠在原纖維蛋白病研究中的應用
FBN1基因突變會導致多種結(jié)締組織病變，統(tǒng)稱為原纖維蛋白病，而馬凡氏綜合征則是原纖維蛋白病的典型代表。賽業(yè)生物《每周一鼠》為大家講解一個小鼠模型的故事，希望對大家了解不同的小鼠模型有所幫助。今天和大家見面的是FBN1基因編輯小鼠。
⭐ FBN1基因介紹
FBN1基因位于人15號常染色體上，包含66個外顯子，7種蛋白結(jié)構(gòu)域，編碼2871個氨基酸，是一種原纖維蛋白。FBN1蛋白包含個種蛋白結(jié)構(gòu)域，包括鈣結(jié)合表皮生長因子結(jié)構(gòu)域（cbEGF）、表皮生長因子結(jié)構(gòu)域（EGF）、TGF-β蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域（TB）、混合結(jié)構(gòu)域、脯氨酸富集結(jié)構(gòu)域、N末端結(jié)構(gòu)域和C末端結(jié)構(gòu)域。原纖維蛋白是微纖維的主要組分，在脊椎動物中，起到支架作用。另一方面，微纖維也可以單獨成束狀存在于無彈性蛋白的組織中，如懸韌帶，纖維廣泛存在于彈性纖維的邊緣，在彈性纖維的生成過程中為彈性蛋白的沉積肌腱、角膜等。是機體重要的組成部分。
圖1. FBN1基因相關(guān)信息
來源：RDDC（rddc.tsinghua-gd.org）
FBN1基因突變所導致的各種結(jié)締組織病變被統(tǒng)稱為原纖維蛋白病。原纖維蛋白病是目前危害嚴重的全身性結(jié)締組織疾病，具有較高的致殘和致死率。其中，馬凡氏綜合征是原纖維蛋白病的典型代表，目前鑒定馬凡氏綜合征的主要三個臨床標準包括：胸主動脈瘤或夾層、晶狀體異位或多系統(tǒng)衰竭，出現(xiàn)這些癥狀可基本判定為馬凡氏綜合征。
圖2. FBN1參與的組織纖維的合成過程以及MFS臨床表現(xiàn)的機制概述由于FBN1基因的復雜以及不同突變導致了多樣的表型出現(xiàn)，因此研究人員已經(jīng)開發(fā)了多種動物模型用于研究FBN1基因突變導致的遺傳病。小鼠模型包括大片段敲除小鼠，例如mgN，mgR，mgΔ，WMΔ，H1Δ小鼠以及錯義突變小鼠，例如C1039G，W1572C，D1545E小鼠。
自1991年確定馬凡氏綜合征的致病基因以來，多種馬凡氏綜合征的動物模型開始建立。早期制作出兩種小鼠馬凡氏綜合征模型mgΔ和mgR，mgΔ小鼠的FBN1的19-24外顯子被替換為Neo序列，mgR小鼠是在18-19外顯子之間插入了Neo序列，mgΔ和mgR小鼠只有在純合子內(nèi)才有表型并且壽命極短。后期在mgΔ基礎(chǔ)上重新編輯，將19-24外顯子替換為 loxP和neo序列，從而獲得了mgΔloxPneo小鼠，成功地在雜合子獲得表型。C1039G和GT-8的雜合子個體也有表型出現(xiàn)，然而C1039G，GT-8和mgN純合子馬凡氏綜合征小鼠壽命極短。
H1Δ和WMΔ純合子小鼠有較長的壽命。WMΔ小鼠無論是純合子和雜合子都很好的模仿了人短指-球狀晶體綜合征的癥狀，包括厚皮和矮個子。H1Δ刪除了第七外顯子但表型正常。除此之外，W1572C小鼠很好的模擬了人類的硬化性皮膚綜合征，并且無論是純合子還是雜合子都能夠進行繁育。D1545E雜合小鼠也能模擬硬化性皮膚綜合征的癥狀，但是純合子在10.5天之前胚胎致死。后期使用整合素治療這兩種突變小鼠發(fā)現(xiàn)在D1545E雜合小鼠中有較好的治療效果。
表1. FBN1基因突變小鼠模型
FBN1基因編碼原纖維，原纖維存在于許多組織之間，該基因突變會導致原纖維蛋白病，這是一種危害嚴重的全身性結(jié)締組織疾病，其中一個典型代表就是馬凡氏綜合征，該病也是一種罕見病。研究人員也已經(jīng)開發(fā)出了多種FBN1基因突變的小鼠模型，這些基因都不同程度的模擬了人馬凡氏綜合征的表型，這些模型對于研發(fā)馬凡氏綜合征的相關(guān)治療藥物具有重要的意義。
⭐ 參考文獻
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