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ASO和体内CRISPR疗法捷报频传,Serping1 KO小鼠助力遗传性血管性水肿(HAE)研究|新品上架

2024年1月22日,小核酸药企Ionis宣布其反义寡核苷酸(ASO)疗法Donidalorsen在3期临床研究中显著降低了遗传性血管性水肿(HAE)患者发作比率,且达到主要研究终点[1]。仅一周后,《新英格兰医学杂志》(NEJM)发表了由Intellia开发的体内CRISPR疗法NTLA-2002的1期临床试验结果,数据显示NTLA-2002能使HAE患者平均血管水肿发作次数减少95%[2]!这些突破性研究成果无疑为HAE的治疗带来了新的希望,也为未来创新药物研发提供了信心。

 

Serping1 KO小鼠

ASO疗法Donidalorsen预防和治疗遗传性血管性水肿(HAE)的途径[3]

 

遗传性血管性水肿(HAE)

遗传性血管性水肿(HAE)是一种罕见的、由缓激肽介导的遗传疾病。患者会周期性地出现严重的水肿,主要影响手臂、腿部、面部、肠道和呼吸道。HAE通常在儿童或青少年时期首次出现,一般每两周就会发作一次并持续数天。其流行率约为1/50,000,如影响到呼吸道,未经治疗的死亡率可达20%~30%[4]

 

遗传性血管性水肿(HAE)的高发部位[5]

 

SERPING1是HAE的主要致病基因

遗传性血管性水肿(HAE)主要分为三种类型:I型、II型和III型。其中,I型和II型由SERPING1基因突变引起,导致补体C1抑制剂(C1-INH)缺失或功能障碍,约占所有病例的99%。C1-INH是免疫系统的重要蛋白,其缺乏或功能失调会导致血管活性肽缓激肽过度分泌,使血管中液体渗漏到黏膜和皮下等部位,引发局部水肿和肿胀[6-7]HAE无法治愈,治疗方法主要包括补体系统调控的药物,血浆源性C1酯酶抑制剂补充疗法,利用激素刺激C1-INH产生,以及使用缓激肽抑制剂和冻干新鲜血浆等方法预防HAE的发生或控制症状[8]。因此,当前的重点是加快对HAE机制的研究,并开发新的治疗方法和预防策略。

 

C1-INH(SERPING1)缺乏导致遗传性血管性水肿(HAE)发生的病理生理学途径[9]

 

Serping1 KO小鼠(产品编号:C001532)是赛业生物开发的一款HAE疾病模型。该模型中Serping1基因的敲除导致C1-INH蛋白表达的缺失,从而模拟人类HAE的病理表型。以下是该模型的表型信息。

 

Serping1 KO小鼠缺少Serping1基因的表达

RT-qPCR检测结果显示,Serping1 KO小鼠几乎没有Serping1转录本的表达,只检测到少量尚未降解的无义RNA,这些RNA不能编码全长功能性C1-INH蛋白。

 

小鼠体内Serping1基因表达的RT-qPCR检测

 

Serping1 KO小鼠口鼻、前爪和后爪血管通透性增加

HAE的显著特征是血管通透性的增加,伊文思蓝(EB)是一种常用的体内血管通透性检测染料,能够量化血管渗漏程度并观察活体小鼠的血管通透性。在小鼠达到9周龄时,通过尾静脉注射EB并定时观察小鼠体内蓝色染料的分布情况。结果显示,随着时间的推移,Serping1 KO小鼠的口鼻、前爪和后爪的蓝色逐渐加深,而野生型小鼠的颜色基本无变化。这一结果表明,Serping1 KO小鼠的血管通透性明显增加。

 

野生型小鼠和Serping1 KO小鼠口鼻与肢体伊文思蓝(EB)染色结果

 

Serping1 KO小鼠存在血管物质对脏器的浸润

尾静脉注射EB染料30分钟后,处死小鼠,并对心脏、脾脏、肺部、肾脏、小肠和后爪等组织进行灌流取材和预处理。处理完成后,测量相应样本溶液的吸光度(OD)值以定量不同组织中的EB染料含量。结果显示,Serping1 KO小鼠各组织中都存在不同程度的EB染料渗出,这表明其血管通透性的增加导致了血管中的EB染料大量浸润到其他组织。

 

伊文思蓝(EB)染料在Serping1 KO小鼠不同组织中外渗情况的定量分析

 

总  结

在Serping1 KO小鼠(产品编号:C001532)中,Serping1基因的敲除导致其C1-INH蛋白的缺失和相关功能的障碍。分子学检测结果表明,这些小鼠的组织中几乎没有Serping1转录本的表达,只存在少量尚未降解的无义RNA,这些RNA不再编码全长功能蛋白。伊文思蓝(EB)染色结果显示,Serping1 KO小鼠血管通透性明显增加,导致血管中物质大量浸润到其他组织。这与人类遗传性血管性水肿(HAE)患者的疾病机制和临床症状非常相似。因此,Serping1 KO小鼠可以用于研究与HAE相关的机制,以及筛选和评估治疗药物。此外,针对HAE等罕见病研究,赛业生物也开发了相应的人源化模型,可供研究人员进行靶向药物的开发研究。

 

参考文献:

[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.

[3] Fijen LM, Riedl MA, Bordone L, Bernstein JA, Raasch J, Tachdjian R, Craig T, Lumry WR, Manning ME, Alexander VJ, Newman KB, Revenko A, Baker BF, Nanavati C, MacLeod AR, Schneider E, Cohn DM. Inhibition of Prekallikrein for Hereditary Angioedema. N Engl J Med. 2022 Mar 17;386(11):1026-1033.

[4] Busse PJ, Christiansen SC. Hereditary Angioedema. N Engl J Med. 2020 Mar 19;382(12):1136-1148.

[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

[6] Hereditary Angioedema Association. (n.d.). Table of Types. Retrieved January 5, 2024, from https://www.haea.org/assets/docs/TableOfTypes.pdf

[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.

[9] Caballero T. Treatment of Hereditary Angioedema. J Investig Allergol Clin Immunol. 2021 Feb;31(1):1-16.

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