重大突破！新型小鼠模型揭示心脏免疫球蛋白轻链淀粉样变性的关键机制

为解决缺乏可靠的免疫球蛋白轻链淀粉样变性（AL）体内模型问题，研究人员开展了构建转基因小鼠模型研究。结果显示，该模型可重现人类心脏 AL 淀粉样变性，为研究和治疗评估提供有价值工具。意义重大，助力相关研究进展。

　　免疫球蛋白轻链淀粉样变性（AL）是一种常见却棘手的系统性淀粉样变性疾病，它如同隐藏在身体里的 “定时炸弹”，悄无声息地破坏着人体器官。由于缺乏可靠的体内模型，科学家们对这种疾病的理解就像在黑暗中摸索，难以深入。为了打破这一困境，来自法国、德国、意大利等多国研究机构的研究人员踏上了探索之旅，他们决心构建出能模拟人类疾病的动物模型，揭开 AL 的神秘面纱。如今，他们的研究成果发表在了《Nature Communications》上，为该领域带来了新的曙光。

研究人员主要运用了转基因技术、组织学研究技术、蛋白质相关技术以及转录组分析技术。他们从患者骨髓中提取相关基因构建转基因小鼠模型；通过组织学染色和免疫荧光等方法观察小鼠器官的病理变化；利用重组蛋白表达和纯化技术获取所需蛋白进行体外实验；运用转录组分析技术探究基因表达变化。

研究结果如下：

1. 循环淀粉样轻链水平与疾病诱导：构建的 λS-DH 转基因小鼠能产生高水平循环淀粉样轻链，但仅靠这些轻链不足以诱导 AL 淀粉样变性或产生症状性毒性。研究人员利用独特转基因策略，将人类 λS-LC 基因插入小鼠基因组，并与 DH-LMP2A 菌株回交，得到的双纯合 λS-DH 小鼠血清中游离轻链（fLC）水平显著高于患者诊断时水平，然而在 3 - 12 个月大的小鼠中未观察到淀粉样沉积，且小鼠各项生理指标正常123。
2. λS-LC 的淀粉样原性特征：体外实验表明，λS-LC 的可变区（VL）具有淀粉样原性，而全长 λS-LC 似乎对原纤维形成有抗性。研究人员制备了重组全长 λS-LC（rλS-LC）及其可变区（rλS-VL），通过检测其稳定性、观察体外原纤维形成动力学以及电子显微镜分析等实验，发现 rλS-VL 的熔点温度（Tm）为 38.7°C ，在体外聚合条件下 2 天即可开始形成原纤维，而 rλS-LC 在实验期间（214 小时）一直保持基线水平456。
3. 体内淀粉样沉积的诱导与特征：用重组 λS-VL 原纤维或可溶性 λS-VL 片段接种，可诱导 λS-DH 小鼠体内淀粉样沉积，且沉积的淀粉样原纤维与人类相似。静脉注射体外制备的 rλS-VL 超声处理原纤维后，小鼠器官在 48 小时后就出现淀粉样沉积，主要影响心脏、脾脏和血管；注射可溶性 rλS-VL 片段也能诱导淀粉样沉积，不过时间较晚，且两种方法诱导的沉积在不同时间点的外显率不同，器官受累模式相似。通过刚果红染色、免疫荧光和免疫电镜等技术，证实了淀粉样沉积由转基因 λS-LC 组成789。
4. 疾病与心脏功能的关系：AL 淀粉样原纤维沉积会导致小鼠早期心脏功能障碍。研究人员通过测量血清中 NT-proBNP 浓度、高分辨率超声心动图分析等方法，发现患有心脏淀粉样变性的 λS-DH 小鼠（AL 组）血清 NT-proBNP 浓度显著高于未诱导的 λS-DH 小鼠（LS 组）和对照组（DH 组），且 AL 组小鼠出现心室肥厚、舒张功能障碍等心脏功能异常表现101112。
5. 转录组分析揭示的分子机制：转录组分析表明，淀粉样原纤维毒性主要与细胞外分子事件有关，而非细胞毒性。对 AL 阳性 λS-DH 小鼠心脏组织进行转录组分析，通过主成分分析（PCA）和层次聚类发现 AL 组与其他组有明显差异。基因集富集分析（GSEA）显示，差异表达基因主要富集在细胞外基质（ECM）组织、补体级联反应等通路，同时检测到一些心脏功能障碍和纤维化的标志物，但未发现明显的细胞毒性分子特征131415。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功构建了首个以心脏受累为主的系统性 AL 淀粉样变性转基因小鼠模型。此模型解决了以往模型循环 fLC 水平低的问题，其产生的淀粉样原纤维与人类特征相似。研究还发现，VL 在启动淀粉样沉积中起关键作用，且体内可能存在 fLC 部分蛋白水解引发淀粉样纤维形成的机制。虽然小鼠很少自发发展为 AL 淀粉样变性，但该模型仍能模拟疾病的一些关键特征，为研究 AL 淀粉样变性的病理生理机制提供了新视角。此外，该模型在验证新治疗方法方面具有重要价值，可用于测试旨在消除组织中淀粉样原纤维或稳定 / 抑制循环淀粉样前体的新疗法。不过，该模型也存在疾病外显率不完全等局限性。总体而言，这项研究为 AL 淀粉样变性的研究开辟了新道路，有望推动相关治疗方法的发展，为患者带来新的希望。