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首个自发形成的中国特发性慢性胰腺炎单基因突变小鼠模型


    

上海市胰腺疾病研究所所长李兆申教授与第二军医大学附属长海医院消化内科廖专副教授等研究学者在《Gut》杂志发表文章,报道了他们新开发的慢性胰腺炎小鼠模型,新模型以中国患者普遍携带的SPINK1 c.194+2T>C突变表型为目标,得以真实地在体内反应出慢性胰腺炎发病的临床模式。

 

此前,波士顿大学的Eszter Hegyi和Miklós Sahin-Tóth报道其课题组创建了CPA1突变基因敲入小鼠模型,这种小鼠的Cap1基因座上携带人CAP1 p.N256K突变。CPA1突变导致羧肽酶A1错误折叠和内质网应激相关慢性胰腺炎。

 

我国学者发现,中国特发性慢性胰腺炎患者中,SPINK1(Kazal型丝氨酸蛋白酶抑制剂1)c.194+2T>C基因突变是最常见的。通过体外研究,c.194+2T>C变异版本作用于慢性胰腺炎的致病机理被描述为丝氨酸蛋白酶抑制剂分泌缺失。

 

然而,这种机理观察一直缺乏SPINK1 c.194+2T>C动物模型佐证,迄今为止唯一的体内研究证据来自纯合子Spink1(也被称为Spink3)表型,但这会导致小鼠模型在出生后15分钟内死于自噬性腺泡细胞死亡。

 

考虑到80%以上的中国患者携带SPINK1 c.194+2T>C杂合子突变,研究人员认为,一个杂合子c.194+2T>C动物模型实际上可以更好的勾画出慢性胰腺炎的临床模式。

 

小鼠c.194+2T>C突变是通过CRISPR/Cas基因组编辑工具引入的,委托赛业生物(Cyagen Biosciences)构建,突变型小鼠被命名为Spink1−/−或Spink1+/−,但是Spink1−/−小鼠出生不久即发生死亡,这与之前的研究结果一致, Spink1+/−和Spink1+/+小鼠在出生7周后被随机分为4组(保证每组每个采样点有3只小鼠)。

 

 

解剖观察,接受cerulein处理的Spink1+/+和Spink1+/−小鼠均在9周龄显示出腺泡萎缩和炎症细胞浸润(图1)。值得注意的是,接受cerulein处理的Spink1+/-小鼠在9周龄出现腺泡到导管细胞化生(ADM)、胰腺纤维化和星状细胞活化,这些病理变化在11周和13周龄进一步发展。而未接受处理的Spink1+/−小鼠在11周龄出现轻微的腺泡丢失,1只小鼠在13周龄出现胰腺纤维化、星状细胞活化和ADM,此外,无论是否接受处理,Spink1+/−小鼠体内存在蛋白质塞。杂合子Spink1 c.194+2T>C突变动物模型部分发育出了慢性胰腺炎,最年轻的在13周龄形成。

 

 首个自发形成的中国特发性慢性胰腺炎单基因突变小鼠模型

图1:杂合子Spink1 c.194+2T>C突变对小鼠胰腺的影响(闭合箭头指示蛋白质塞形成)

 

该结果证实了杂合子Spink1 c.194+2T>C突变在体内的致病性,首次发现了这种突变可直接导致无任何辅助因子的慢性胰腺炎,提示慢性胰腺炎可能是一种单基因疾病。

 

 首个自发形成的中国特发性慢性胰腺炎单基因突变小鼠模型

图2:无论是否接受cerulein处理,杂合子Spink1 c.194+2T>C突变小鼠胰腺组织纤维化

 

尽管如此,研究人员仍注意到并非所有小鼠都会在13周 龄出现典型的慢性胰腺炎症状,一些仅表现为腺泡细胞萎缩和中度ADM。造成这一情况的原因可能是杂合子Spink1 c.194+2T>C突变部分外显以及观察时间不足。但是,作为进一步探讨慢性胰腺炎发病机制和潜在治疗靶点用途,杂合子Spink1 c.194+2T>C突变小鼠仍不失为一个理想的模型。并且蛋白质塞的存在表明该小鼠模型亦有可能成为慢性胰腺炎胰腺钙化形成的新模型。

 

最后,研究人员总结,由Spink1+/-小鼠和C57BL/6小鼠衍生的Spink1+/+小鼠具有正常的胰腺组织学特征,表明携带杂合子的Spink1突变患者可以生下健康后代,这也为患者的产前筛查提供了依据。

 

原文检索:Heterozygous Spink1 c.194+2T>C mutant mice spontaneously develop chronic pancreatitis