B6-hATP7B

产品编号：I001130

品系全称：C57BL/6NCya-ATP7B^tm1(hATP7B)/Cya

品系背景：C57BL/6NCya

传代建议：纯合与纯合互配

品系描述

肝豆状核变性（Hepatolenticular degeneration, HLD）又称为威尔逊病（Wilson’s disease, WD），是一种可导致肝功能衰竭的常染色体隐性铜转运障碍性疾病，发病率约为1：30,000 ^[1]。肝豆状核变性的临床表现主要包括慢性肝脏损害、神经和精神症状，偶可引起急性肝衰竭、溶血性贫血，其典型表现是在青春期或成年早期合并肝脏疾病和运动障碍，但患者的表型差异变化较大，多达60%的患者在发病时伴有神经或精神症状 ^[2]。研究表明，ATP7B基因的突变与肝豆状核变性有关，其特点是随着功能性ATP7B蛋白质的缺失，体内多余铜的清除受到影响而导致铜积累到毒性水平，损害肝脏和大脑等组织和器官 ^[1,3-4]。ATP7B基因编码的铜离子转运ATP酶β肽是P型阳离子转运ATP酶家族的成员，该家族利用三磷酸腺苷（ATP）分子中储存的能量将金属运入和运出细胞。ATP7B蛋白由多个跨膜结构域、一个ATP酶共识序列、一个铰链结构域、一个磷酸化位点以及至少2个假定的铜结合位点等组成 ^[5]。该蛋白主要存在于肝脏，少量存在于肾脏和大脑，其作为铜转运ATP酶，在将铜从肝脏运送到身体其他部位方面发挥着作用。

HLD的治疗手段可分为药物和手术治疗，药物治疗的主要目的是减轻症状、防止病情进展和预防并发症，手术通常是肝移植。随着肝豆状核变性的基因病因不断被挖掘，定向基因治疗有望成为下一个“明星疗法”。Vivet Therapeutics公司开发的VTX-801管线已获得美国食品和药物管理局（FDA）的临床阶段基因疗法“快速通道”认证。VTX-801是一种基于rAAV的基因治疗载体，用于递送小型ATP7B转基因，该转基因编码的功能蛋白能恢复铜平衡，逆转肝脏病理变化并减少威尔逊病小鼠模型脑中的铜积累 ^[6]。由于基因疗法均作用于人源ATP7B基因，将小鼠基因进行人源化修饰将有助于推动基因疗法加速迈入临床阶段。本品系是小鼠Atp7b基因人源化模型，可用于肝豆状核变性的致病机制研究，该模型纯合子是可存活且可育的。此外，基于自主研发的TurboKnockout融合BAC重组的技术创新，赛业生物还可提供基于该模型构建的热门点突变疾病模型，也可针对不同点突变提供定制服务。

构建方式

图1. B6-hATP7B小鼠基因编辑打靶示意图。将小鼠Atp7b基因编码内源结构域（aa.1-1462）的序列替换为人源ATP7B基因编码结构域（aa.1-1465）的序列。

研究应用

• 肝豆状核变性（Hepatolenticular degeneration，HLD）研究；
• ATP7B靶向药物的研发、筛选和临床前评估。

验证数据

• 人源ATP7B基因表达的检测

图2. 野生型小鼠（WT）和B6-hATP7B小鼠（hATP7B）肝脏和肺部中人源ATP7B基因表达检测。RT-qPCR结果显示，在B6-hATP7B小鼠的肝脏和肺部中均存在人源ATP7B基因的明显表达，而野生型小鼠体内不存在人源ATP7B基因的表达。（ND：Not detected）

• 鼠源Atp7b基因表达的检测

图3. 野生型小鼠（WT）和B6-hATP7B小鼠（hATP7B）肝脏和肺部中鼠源Atp7b基因表达检测。RT-qPCR结果显示，在野生型小鼠的肝脏和肺部中均存在鼠源Atp7b基因的表达，而B6-hATP7B小鼠体内不存在鼠源Atp7b基因的表达。

罕见病数据中心（RDDC）

• 基因基本信息

• 临床突变信息

• 疾病介绍

肝豆状核变性（Hepatolenticular degeneration, HLD）又称为威尔逊病（Wilson’s disease, WD），是一种可导致肝功能衰竭的常染色体隐性铜转运障碍性疾病，发病率约为1：30,000 ^[1]。肝豆状核变性的临床表现主要包括慢性肝脏损害、神经、精神症状，偶可引起急性肝衰竭、溶血性贫血，其典型表现是在青春期或成年早期合并肝脏疾病和运动障碍，但患者的表型差异变化较大，多达60%的患者在发病时伴有神经或精神症状 ^[2]。研究表明，ATP7B基因的突变与肝豆状核变性有关，其特点是随着功能性ATP7B蛋白质的缺失，体内多余铜的清除受到影响而导致铜积累到毒性水平，损害肝脏和大脑等组织和器官 ^[1,3-4]。

• 基因及突变介绍

ATP7B基因编码的铜离子转运ATP酶β肽是P型阳离子转运ATP酶家族的成员，该家族利用三磷酸腺苷（ATP）分子中储存的能量将金属运入和运出细胞。ATP7B蛋白由多个跨膜结构域、一个ATP酶共识序列、一个铰链结构域、一个磷酸化位点以及至少2个假定的铜结合位点等组成 ^[5]。该蛋白主要存在于肝脏，少量存在于肾脏和大脑，其作为铜转运ATP酶，在将铜从肝脏运送到身体其他部位方面发挥着作用。铜是维持正常细胞功能的某些酶的重要组成部分，ATP7B蛋白对体内多余铜的清除十分重要。目前已报道的ATP7B基因致病突变超900种，突变类型集中为错义、无义或框移突变，其他机制包括外显子跳过、大缺失和内含子变异。在北欧和东欧的患者中，最常见的突变是H1069Q，但其频率在不同国家之间差异很大 ^[2]。

• 基因治疗

随着肝豆状核变性的基因病因不断被挖掘，定向基因治疗有望成为下一个“明星疗法”。Vivet Therapeutics公司开发的VTX-801管线已获得美国食品和药物管理局（FDA）的临床阶段基因疗法“快速通道”认证。VTX-801是一种基于rAAV的基因治疗载体，用于递送小型ATP7B转基因，该转基因编码的功能蛋白能恢复铜平衡，逆转肝脏病理变化并减少威尔逊病小鼠模型脑中的铜积累 ^[6]。UX701是由Ultragenyx公司研发的一种基于AAV9的基因治疗药物，通过递送修饰后的ATP7B基因来治疗HLD。其临床前研究结果表明，UX701可以减少肝脏中铜的积累，提高铜蓝蛋白水平并改善肝脏病理学 ^[7]。

综上所述，ATP7B基因是肝豆状核变性（HLD）的重要致病基因。赛业的ATP7B人源化小鼠及基于该品系所构建的热门点突变疾病模型可应用于HLD基因治疗的临床前研究，针对不同点突变赛业还可提供模型定制服务。

参考文献

[1]Panagiotakaki E, Tzetis M, Manolaki N, Loudianos G, Papatheodorou A, Manesis E, Nousia-Arvanitakis S, Syriopoulou V, Kanavakis E. Genotype-phenotype correlations for a wide spectrum of mutations in the Wilson disease gene (ATP7B). Am J Med Genet A. 2004 Dec 1;131(2):168-73.

[2]Shribman S, Poujois A, Bandmann O, Czlonkowska A, Warner TT. Wilson's disease: update on pathogenesis, biomarkers and treatments. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2021 Oct;92(10):1053-1061.

[3]Ferenci, P. Regional distribution of mutations of the ATP7B gene in patients with Wilson disease: impact on genetic testing. Hum Genet 120, 151–159 (2006).

[4]Fatemi N, Sarkar B. Molecular mechanism of copper transport in Wilson disease. Environ Health Perspect. 2002 Oct;110 Suppl 5(Suppl 5):695-8. doi: 10.1289/ehp.02110s5695.

[5]Cater MA, Forbes J, La Fontaine S, Cox D, Mercer JF. Intracellular trafficking of the human Wilson protein: the role of the six N-terminal metal-binding sites. Biochem J. 2004 Jun 15;380(Pt 3):805-13.

[6]Pfizer. (2021, August 12). VTX-801 Receives U.S. FDA Fast Track Designation for the Treatment of Wilson Disease. Retrieved January 22, 2022, from https://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/vtx-801-receives-us-fda-fast-track-designation-treatment

[7]Ultragenyx. (n.d.). UX701 for Wilson Disease. Retrieved January 22, 2022, from https://www.ultragenyx.com/our-research/pipeline/ux701-for-wilson-disease/