【文献解读】一种自发形成慢性胰腺炎的单基因突变小鼠模型

【字体: 时间:2019年07月10日 来源:生物通

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  近日,第二军医大学附属长海医院消化内科李兆申院士与廖专副教授等人在Gut期刊发表文章,报道了他们新开发的慢性胰腺炎小鼠模型,首次发现杂合SPINK 1 c.1942T>C突变直接导致CP,而没有任何辅助因子。

  

此前,消化道领域的顶尖杂志Gut报道了波士顿大学Eszter Hegyi和Miklós Sahin-Tóth课题组建立了一个新型的基因敲入小鼠模型(由赛业生物构建),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,并通过内质网应激引起慢性胰腺炎(CP)。这和其他基于CP基因变异的动物模型一样,揭示了体内研究能较好地再现CP的临床过程和机制。

近日,第二军医大学附属长海医院消化内科李兆申院士与廖专副教授等人在Gut期刊发表文章,报道了他们新开发的慢性胰腺炎小鼠模型,首次发现杂合SPINK 1 c.1942T>C突变直接导致CP,而没有任何辅助因子

作者发现,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突变是最常见的变异体。体外研究表明,c.194+2T>C变异体的功能缺乏丝氨酸蛋白酶抑制剂的分泌。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,唯一的体内研究集中于纯合Spink1(也称为SpinK3)敲除小鼠的表型研究,并发现它们在出生后15天内死于自噬腺泡细胞死亡。

考虑到80%以上的有SPINK1 c.194 + 2T> C突变的中国CP患者是杂合突变,研究人员认为,一个杂合的C.194+2T>C突变动物模型实际上可以描绘CP发病的临床模式。

于是研究人员委托赛业生物通过CRISPR/Cas基因组编辑工具引入了c.194+2T>C突变,Spink1C.194+2T>C突变小鼠被称为Spink1−/− (纯合突变)或 Spink1+/−(杂合突变)小鼠。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(无论是否用雨蛙肽处理)在出生7周后被随机分为4组(保证每组每个时间点有3只小鼠)。解剖观察,用雨蛙肽处理的Spink1+/+和Spink1+/−小鼠均在9周时显示出腺泡萎缩和炎症细胞浸润。值得注意的是,用雨蛙肽处理的Spink1+/-小鼠在9周时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周进一步发展。

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而未用雨蛙肽处理的Spink1+/−小鼠在11周时出现轻微的腺泡丢失,1只小鼠在13周时出现胰腺纤维化、星状细胞活化和ADM,此外,无论是否使用雨蛙肽处理,在Spink1+/−小鼠体内均发现了蛋白质栓(protein plugs )。

 
图1:杂合Spink1 c.194+2T>C突变对小鼠胰腺的影响(在每幅图片的左下角用更高的放大率显示了典型的变化。闭合箭头显示蛋白质栓的形成)

 
图2:杂合Spink1 c.194+2T>C突变小鼠胰腺组织纤维化

这种杂合Spink1 c.194+2T>C突变动物模型部分发展为CP,最小的CP发病年龄为13周龄。该研究证实了杂合Spink1 c.194+2T>C突变在体内的致病性,并首次发现了这种突变直接导致CP的发生而没有任何辅助因子,提示在SPINK1.194+2T>C患者中,CP可能是一种单基因疾病。

尽管如此,研究人员仍注意到并非所有小鼠都会在13周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。并且蛋白质栓的存在表明该小鼠模型亦有可能成为研究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小鼠繁殖的Spink1+/+小鼠具有正常的胰腺组织学特征,表明携带杂合Spink1突变的患者可以生下健康的后代,这也为患者的产前筛查提供了依据。

慢性胰腺炎小鼠模型扩展阅读


除了文中提到的CPA1突变小鼠模型,波士顿大学口腔医学院Miklós Sahin-Tóth课题组还报道过另一种胰腺炎点突变小鼠模型-T7D23A点突变小鼠模型,这两种模型均由赛业生物构建。T7D23A点突变小鼠模型携带阳离子胰蛋白酶原(T7亚型)的杂合p.D23A突变,这种新模型概括了人类胰腺炎的临床疾病特点,它总是先发展为急性胰腺炎,然后再发展为不可逆的慢性胰腺炎;CPA1点突变小鼠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,这两种模型都为胰腺炎的研究和治疗提供了出色的模型。

相关文献解读推荐:
顶尖杂志揭示CPA1基因突变如何引发慢性胰腺炎
新型慢性胰腺炎动物模型 

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

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