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为探究 ADPKD 中肾上皮细胞周期失控机制，研究人员开展 ANKHD1 相关研究。发现 ANKHD1 在 ADPKD 模型中高表达，其敲除可抑制增殖、减缓囊肿生长，机制与调控 Cyclin D1/CDK4 通路相关，为 ADPKD 治疗提供新方向。
在人类健康的长河中，肾脏疾病如同隐匿的杀手，时刻威胁着人们的生命质量。常染色体显性多囊肾病（Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease, ADPKD）作为导致肾衰竭的常见遗传性疾病，宛如一颗潜伏在人体内的 “定时炸弹”。患者的肾脏会逐渐被无数液体积聚的囊肿占据，随着囊肿不断增大，肾脏功能逐渐受损，直至衰竭。然而，长期以来，肾上皮细胞为何会失去对细胞周期的控制，从而引发异常增殖和囊肿形成，这一关键问题一直笼罩在迷雾之中，阻碍着有效治疗手段的开发。就像在黑暗中摸索前行的旅人，科学家们迫切需要找到一盏明灯，照亮 ADPKD 发病机制的未知领域。
为了揭开这层神秘的面纱，来自英国伦敦玛丽女王大学威廉?哈维研究所、诺丁汉大学、谢菲尔德大学等机构的研究人员挺身而出，勇敢地踏上了探索 ADPKD 发病机制的征程。他们将目光聚焦于一个在癌症中被发现与细胞增殖密切相关的神秘分子 —— 锚蛋白重复和单 KH 结构域 1（Ankyrin Repeat and single KH Domain 1, ANKHD1），尽管其在癌症中的作用已有所了解，但在 ADPKD 中的角色却一直无人问津。研究人员怀揣着一个大胆的假设：ANKHD1 可能在 ADPKD 中扮演着调控细胞增殖的关键角色。带着这个假设，他们展开了一系列深入而严谨的研究，试图揭开 ANKHD1 与 ADPKD 之间的神秘联系。这项研究的成果发表在《Journal of Translational Medicine》上，为 ADPKD 的研究翻开了新的篇章。
研究人员在探索 ANKHD1 与 ADPKD 的关联时，采用了多种关键技术方法。首先，借助三种独立的 ADPKD 小鼠模型（包括 Pkd1nl/nl、Pax8-cre; Pkd1del/del和 KSP-cre; Pkd1del/del），深入观察和分析了疾病状态下肾脏的变化。同时，利用 RNA 免疫沉淀（RIP）技术，探寻 ANKHD1 与 RNA 分子的相互作用；通过 RNA 测序（RNA-seq）技术，全面解析了 ANKHD1 调控的基因表达谱；运用免疫印迹（Western blot）和免疫组织化学等方法，对蛋白质的表达和定位进行了精准检测。此外，还通过细胞培养和 3D 囊肿形成实验，在体外模拟了 ADPKD 的囊肿生长环境，为研究提供了丰富的实验数据。
The PKD kidney is defined by excessive proliferation
为了描绘 ADPKD 肾脏中增殖缺陷的全貌，研究人员选取了细胞周期蛋白 D1（Cyclin D1）和 Ki67 这两种广泛应用的增殖标志物。通过对 Pkd1nl/nl小鼠模型的研究发现，患病肾脏中 Cyclin D1 和 Ki67 的表达水平显著升高，分别达到野生型同窝小鼠的两倍和三倍之多。为了排除其他器官影响，聚焦肾脏特异性效应，研究人员采用 Pax8-Cre 和 KSP-cre 条件性敲除小鼠模型，结果显示肾脏中 Cyclin D1 的表达同样显著增加。这些结果在多个独立模型中的一致性，强有力地证明了过度增殖是 ADPKD 肾脏的显著特征，如同黑夜中的灯塔，清晰地指引着研究的方向。
ANKHD1 is upregulated in ADPKD cystic epithelium
在观察到 ADPKD 中增殖异常后，研究人员将 ANKHD1 纳入研究视野。对 Pkd1nl/nl小鼠的免疫组织化学分析显示，ANKHD1 在肾脏中广泛表达，尤其在囊肿衬里细胞中呈现高表达状态。通过与水通道蛋白 1（AQP1）和水通道蛋白 2（AQP2）的共定位分析，证实了 ANKHD1 在近端小管和集合管中的表达。利用 Ankhd1+/-小鼠模型验证抗体特异性时发现，其肾脏中 Ankhd1 蛋白水平降低了 50%。这些结果首次揭示了 ANKHD1 在 ADPKD 囊肿上皮中的高表达，为后续研究奠定了坚实基础，仿佛在 ADPKD 的迷雾中找到了第一个关键路标。
ANKHD1 depletion attenuates cystogenesis in ADPKD
为了探究 ANKHD1 在 ADPKD 进展中的功能，研究人员开展了体内外研究。在体内，通过构建 Pkd1nl/nl; Ankhd1+/-双突变小鼠，发现其肾脏体积减小，囊肿数量减少，血尿素氮（BUN）水平降低，肾功能得到改善。在体外，利用 ADPKD 患者来源的 SKI001 和 OX161c1 细胞系，通过 siRNA 敲低 ANKHD1 蛋白水平 70% 后，3D 囊肿形成实验显示囊肿直径显著减小。体内外实验结果的相互印证，明确了 ANKHD1 是 ADPKD 囊肿形成的关键驱动因素，如同打开了一扇通往 ADPKD 治疗的新大门。
Unbiased transcriptome analysis reveals ANKHD1 as a key regulator of proliferation in ADPKD
为了深入解析 ANKHD1 促进囊肿形成的机制，研究人员采用了无偏转录组分析方法。RNA 测序结果显示，敲低 ANKHD1 后，共有 534 个基因表达发生显著变化，基因集富集分析（GSEA）表明 “增殖” 是关键通路之一。值得注意的是，CDK4 表达下调，而 p19（CDKN2D）表达上调。体内免疫组织化学结果显示，Ankhd1+/-小鼠中 Ki67 阳性细胞减少超过 50%。这些结果共同表明，ANKHD1 是 ADPKD 中增殖的关键调节因子，为进一步揭示其作用机制提供了丰富的线索。
ANKHD1 regulates CDK4 expression in ADPKD models via direct mRNA interaction
基于转录组学发现，研究人员进一步聚焦 ANKHD1 与 CDK4 的关系。体内外实验均显示，敲低 ANKHD1 会导致 CDK4 蛋白水平降低。RNA 免疫沉淀（RIP）实验证实，ANKHD1 蛋白与 CDK4 mRNA 存在直接相互作用，表明 ANKHD1 可能通过直接结合 CDK4 mRNA 来调控其表达。这一发现揭示了 ANKHD1 调控增殖的新机制，如同在分子水平上搭建了一座连接 ANKHD1 和 CDK4 的桥梁。
ANKHD1 regulates the Cyclin D1/CDK4/pRb axis in ADPKD via p19 modulation
研究人员进一步探究了 ANKHD1 对细胞周期的调控机制。结果发现，敲低 ANKHD1 会导致视网膜母细胞瘤蛋白（pRb）磷酸化水平降低，同时 Cyclin D1 表达减少，而 p19 表达增加，p21 水平则不受影响。这表明 ANKHD1 通过调控 Cyclin D1/CDK4/pRb 轴和 p19，实现对细胞周期的精准调控，形成了一个复杂而精妙的分子调控网络。
这项研究首次揭示了 ANKHD1 在 ADPKD 中通过 Cyclin D1/CDK4 轴驱动致病性增殖的关键作用。体内外实验均表明，抑制 ANKHD1 可显著减缓囊肿生长，改善肾功能。机制上，ANKHD1 通过直接结合 CDK4 mRNA，调控 Cyclin D1/CDK4 复合物的形成，并通过调节 p19 的表达，实现对细胞周期的双重调控。这些发现不仅填补了 ADPKD 发病机制中的重要空白，更为 ADPKD 的治疗提供了极具潜力的新靶点。
尽管目前 ADPKD 的治疗手段有限，托伐普坦（tolvaptan）虽能延缓疾病进展，但存在耐受性差和肝毒性等问题。而 ANKHD1 作为 RNA 结合蛋白，其靶向治疗可通过 siRNA 等新兴技术实现，为 ADPKD 的治疗开辟了全新的方向。未来，进一步开发安全有效的 ANKHD1 调节剂，有望为 ADPKD 患者带来新的希望，让我们在对抗这种致命疾病的道路上迈出更加坚实的一步。
