范可尼贫血的猪模型

《PLOS One》：A porcine model of Fanconi anemia

构建了首个猪源Fanconi贫血（FA）模型，通过CRISPR-Cas9靶向FANCA基因，成功获得双等位突变猪。该模型表现出骨骼异常（多指）、造血功能障碍及DNA交联剂敏感性增加，与人类FA患者临床特征高度吻合，为预防骨髓衰竭和白血病提供了新的大型动物模型。

　　近年来，Fanconi anemia（法布里氏贫血）作为一种复杂的遗传性疾病，因其在人类中的严重临床表现和对DNA修复机制的破坏，成为医学研究的重要课题。尽管小鼠等传统动物模型在研究FA的分子机制和部分病理特征方面发挥了重要作用，但它们在模拟人类FA的临床表现上存在一定的局限性。例如，小鼠模型通常无法自发发展出骨髓衰竭、贫血、白血病或鳞状细胞癌等关键症状，这可能是由于它们的生命周期较短，无法充分展现疾病在长期过程中的演变。因此，寻找更接近人类生理结构和寿命的动物模型成为研究FA的新方向。猪作为一种大型动物，因其与人类在生理结构、组织特性和生命周期上的相似性，被广泛认为是研究人类复杂疾病和治疗策略的理想选择。

在本研究中，科学家们利用CRISPR-Cas9技术，针对猪的FANCA和FANCD2基因进行了编辑，以建立FA的猪模型。FANCA是FA相关基因中最为常见的一个，约占FA患者的65%。通过在猪的卵子中靶向FANCA基因的外显子4，并进行体外受精和胚胎移植，研究人员成功培育出具有双等位基因缺失的FANCA基因编辑猪。这些猪表现出一系列与人类FA相似的特征，包括骨骼异常、对DNA交联剂的高度敏感性以及造血功能的异常。例如，研究发现，FANCA缺失的猪在体外培养的皮肤成纤维细胞中对DEB（二环氧丁烷）表现出显著的敏感性，这与人类FA细胞类似。此外，对染色体断裂的检测也显示，这些猪的细胞在受到MMC（丝裂霉素C）处理后，出现大量染色体异常和放射性结构，这一现象被认为是FA的诊断标志。

除了FANCA基因的编辑，研究人员还尝试对FANCD2基因进行编辑，以观察其对FA表型的影响。然而，FANCD2的双等位基因缺失在猪中导致胚胎早期死亡，这与人类中FANCD2相关的较严重表型相似。这一发现表明，FANCD2的缺失在猪体内也表现出胚胎致死性，进一步支持了其在FA发病机制中的关键作用。尽管如此，FANCA基因编辑的猪模型在再现FA的临床特征方面表现更为成功，为研究该疾病提供了更有价值的平台。

在造血功能方面，FANCA缺失的猪表现出明显的造血缺陷。通过骨髓细胞的集落形成实验，研究人员发现这些猪的造血祖细胞数量显著减少，与FA患者的骨髓衰竭现象相吻合。此外，血液检查显示，这些猪在28周龄时开始出现红细胞体积增大（MCV升高）和红细胞平均血红蛋白浓度（MCH）的变化，这些变化在FA患者中通常作为贫血的早期迹象。同时，中性粒细胞数量在38周龄后显著下降，这与FA患者后期出现的骨髓衰竭相符。值得注意的是，这些变化在FANCA编辑猪中逐渐显现，与人类FA的发展过程类似，进一步证明了猪模型在模拟FA病理过程中的可靠性。

此外，研究人员还发现FANCA缺失的猪在口腔上皮细胞中表现出异常的增殖和分化特征。这些细胞在成熟过程中出现延迟，且增殖速率明显加快，这与FA患者中观察到的上皮细胞异常相似。这些发现不仅为FA的发病机制提供了新的见解，也为研究该疾病在组织水平上的影响提供了重要线索。

为了确保研究的可重复性和可推广性，研究人员还对FANCA编辑猪进行了冷冻保存，并利用这些冷冻细胞建立了可再生的基因编辑猪系。这使得未来的实验可以在相同的遗传背景中进行，提高了研究的准确性和效率。同时，研究人员还计划利用这些猪模型进行更深入的基因治疗研究，例如通过将人类FANCA基因导入猪细胞，观察其对疾病表型的修复效果。这一方法不仅有助于理解FA的基因治疗潜力，也为未来临床试验提供了重要的实验基础。

综上所述，FANCA基因编辑的猪模型在多个方面成功再现了人类FA的关键临床特征，包括骨骼异常、造血功能障碍以及对DNA交联剂的高度敏感性。这一成果为FA的研究提供了新的工具，使科学家能够在更接近人类的生物系统中探索疾病机制和治疗策略。此外，FANCD2的编辑虽然未能成功产生双等位基因缺失的猪，但其导致的胚胎致死性也为研究该基因在FA中的作用提供了重要信息。随着进一步研究的开展，这些猪模型有望成为研究FA及其相关并发症的重要资源，推动基因治疗和药物开发的进程。