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【文獻解讀】一種自發形成慢性胰腺炎的單基因突變小鼠模型

【字體: 時間:2019年07月10日 來源:生物通

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  近日,第二軍醫大學附屬長海醫院消化內科李兆申院士與廖專副教授等人在Gut期刊發表文章,報道了他們新開發的慢性胰腺炎小鼠模型,首次發現雜合SPINK 1 c.1942T>C突變直接導致CP,而沒有任何輔助因子。

此前,消化道領域的頂尖雜志Gut報道了波士頓大學Eszter Hegyi和Miklós Sahin-Tóth課題組建立了一個新型的基因敲入小鼠模型(由賽業生物構建),這種小鼠的Cap1基因座上攜帶人CAP1 p.N256K突變。CPA1突變導致羧肽酶A1錯誤折疊,并通過內質網應激引起慢性胰腺炎(CP)。這和其他基于CP基因變異的動物模型一樣,揭示了體內研究能較好地再現CP的臨床過程和機制。

近日,第二軍醫大學附屬長海醫院消化內科李兆申院士與廖專副教授等人在Gut期刊發表文章,報道了他們新開發的慢性胰腺炎小鼠模型,首次發現雜合SPINK 1 c.1942T>C突變直接導致CP,而沒有任何輔助因子。

作者發現,中國特發性慢性胰腺炎患者中,SPINK1(Kazal型絲氨酸蛋白酶抑制劑1)c.194+2T>C突變是最常見的變異體。體外研究表明,c.194+2T>C變異體的功能缺乏絲氨酸蛋白酶抑制劑的分泌。然而,這種機理觀察一直缺乏SPINK1 c.194+2T>C動物模型佐證。迄今為止,唯一的體內研究集中于純合Spink1(也稱為SpinK3)敲除小鼠的表型研究,并發現它們在出生后15天內死于自噬腺泡細胞死亡。

考慮到80%以上的有SPINK1 c.194 + 2T> C突變的中國CP患者是雜合突變,研究人員認為,一個雜合的C.194+2T>C突變動物模型實際上可以描繪CP發病的臨床模式。

于是研究人員委托賽業生物通過CRISPR/Cas基因組編輯工具引入了c.194+2T>C突變,Spink1C.194+2T>C突變小鼠被稱為Spink1−/− (純合突變)或 Spink1+/−(雜合突變)小鼠。但是Spink1−/−小鼠出生不久即發生死亡,這與之前的研究結果一致, Spink1+/−和Spink1+/+小鼠(無論是否用雨蛙肽處理)在出生7周后被隨機分為4組(保證每組每個時間點有3只小鼠)。解剖觀察,用雨蛙肽處理的Spink1+/+和Spink1+/−小鼠均在9周時顯示出腺泡萎縮和炎癥細胞浸潤。值得注意的是,用雨蛙肽處理的Spink1+/-小鼠在9周時出現腺泡到導管細胞化生(ADM)、胰腺纖維化和星狀細胞活化,這些病理變化在11周和13周進一步發展。

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而未用雨蛙肽處理的Spink1+/−小鼠在11周時出現輕微的腺泡丟失,1只小鼠在13周時出現胰腺纖維化、星狀細胞活化和ADM,此外,無論是否使用雨蛙肽處理,在Spink1+/−小鼠體內均發現了蛋白質栓(protein plugs )。

 
圖1:雜合Spink1 c.194+2T>C突變對小鼠胰腺的影響(在每幅圖片的左下角用更高的放大率顯示了典型的變化。閉合箭頭顯示蛋白質栓的形成)

 
圖2:雜合Spink1 c.194+2T>C突變小鼠胰腺組織纖維化

這種雜合Spink1 c.194+2T>C突變動物模型部分發展為CP,最小的CP發病年齡為13周齡。該研究證實了雜合Spink1 c.194+2T>C突變在體內的致病性,并首次發現了這種突變直接導致CP的發生而沒有任何輔助因子,提示在SPINK1.194+2T>C患者中,CP可能是一種單基因疾病。

盡管如此,研究人員仍注意到并非所有小鼠都會在13周出現典型的慢性胰腺炎癥狀,一些僅表現為腺泡細胞萎縮和中度ADM。造成這一情況的原因可能是雜合子Spink1 c.194+2T>C突變部分外顯以及觀察時間不足。但是,作為進一步探討慢性胰腺炎發病機制和潛在治療靶點用途,雜合子Spink1 c.194+2T>C突變小鼠仍不失為一個理想的模型。并且蛋白質栓的存在表明該小鼠模型亦有可能成為研究慢性胰腺炎胰腺鈣化形成的新模型。

最后,研究人員總結,由Spink1+/-小鼠和C57BL/6小鼠繁殖的Spink1+/+小鼠具有正常的胰腺組織學特征,表明攜帶雜合Spink1突變的患者可以生下健康的后代,這也為患者的產前篩查提供了依據。

慢性胰腺炎小鼠模型擴展閱讀


除了文中提到的CPA1突變小鼠模型,波士頓大學口腔醫學院Miklós Sahin-Tóth課題組還報道過另一種胰腺炎點突變小鼠模型-T7D23A點突變小鼠模型,這兩種模型均由賽業生物構建。T7D23A點突變小鼠模型攜帶陽離子胰蛋白酶原(T7亞型)的雜合p.D23A突變,這種新模型概括了人類胰腺炎的臨床疾病特點,它總是先發展為急性胰腺炎,然后再發展為不可逆的慢性胰腺炎;CPA1點突變小鼠Cap1基因座上攜帶人CAP1 p.N256K突變,CPA1突變導致羧肽酶A1錯誤折疊和內質網應激相關慢性胰腺炎,這兩種模型都為胰腺炎的研究和治療提供了出色的模型。

相關文獻解讀推薦:
頂尖雜志揭示CPA1基因突變如何引發慢性胰腺炎
新型慢性胰腺炎動物模型 

原文檢索:
Heterozygous Spink1 c.194+2T>C mutant mice spontaneously develop chronic pancreatitis
doi:10.1136/ gutjnl-2019-318790

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