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FBN1基因及其基因編輯小鼠在原纖維蛋白病研究中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1115 發(fā)布日期:2022-4-26  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
 
                             
FBN1基因突變會(huì)導(dǎo)致多種結(jié)締組織病變,統(tǒng)稱為原纖維蛋白病,而馬凡氏綜合征則是原纖維蛋白病的典型代表。賽業(yè)生物《每周一鼠》為大家講解一個(gè)小鼠模型的故事,希望對(duì)大家了解不同的小鼠模型有所幫助。今天和大家見(jiàn)面的是FBN1基因編輯小鼠。

                                  
⭐ FBN1基因介紹

FBN1基因位于人15號(hào)常染色體上,包含66個(gè)外顯子,7種蛋白結(jié)構(gòu)域,編碼2871個(gè)氨基酸,是一種原纖維蛋白。FBN1蛋白包含個(gè)種蛋白結(jié)構(gòu)域,包括鈣結(jié)合表皮生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)域(cbEGF)、表皮生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)域(EGF)、TGF-β蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域(TB)、混合結(jié)構(gòu)域、脯氨酸富集結(jié)構(gòu)域、N末端結(jié)構(gòu)域和C末端結(jié)構(gòu)域。原纖維蛋白是微纖維的主要組分,在脊椎動(dòng)物中,起到支架作用。另一方面,微纖維也可以單獨(dú)成束狀存在于無(wú)彈性蛋白的組織中,如懸韌帶,纖維廣泛存在于彈性纖維的邊緣,在彈性纖維的生成過(guò)程中為彈性蛋白的沉積肌腱、角膜等。是機(jī)體重要的組成部分。
 

圖1. FBN1基因相關(guān)信息
來(lái)源:RDDC(rddc.tsinghua-gd.org)
                      
⭐ 疾病介紹
FBN1基因突變所導(dǎo)致的各種結(jié)締組織病變被統(tǒng)稱為原纖維蛋白病。原纖維蛋白病是目前危害嚴(yán)重的全身性結(jié)締組織疾病,具有較高的致殘和致死率。其中,馬凡氏綜合征是原纖維蛋白病的典型代表,目前鑒定馬凡氏綜合征的主要三個(gè)臨床標(biāo)準(zhǔn)包括:胸主動(dòng)脈瘤或夾層、晶狀體異位或多系統(tǒng)衰竭,出現(xiàn)這些癥狀可基本判定為馬凡氏綜合征。
              
圖2. FBN1參與的組織纖維的合成過(guò)程以及MFS臨床表現(xiàn)的機(jī)制概述
                     
⭐ 小鼠模型表型介紹
由于FBN1基因的復(fù)雜以及不同突變導(dǎo)致了多樣的表型出現(xiàn),因此研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種動(dòng)物模型用于研究FBN1基因突變導(dǎo)致的遺傳病。小鼠模型包括大片段敲除小鼠,例如mgN,mgR,mgΔ,WMΔ,H1Δ小鼠以及錯(cuò)義突變小鼠,例如C1039G,W1572C,D1545E小鼠。
                              
自1991年確定馬凡氏綜合征的致病基因以來(lái),多種馬凡氏綜合征的動(dòng)物模型開(kāi)始建立。早期制作出兩種小鼠馬凡氏綜合征模型mgΔ和mgR,mgΔ小鼠的FBN1的19-24外顯子被替換為Neo序列,mgR小鼠是在18-19外顯子之間插入了Neo序列,mgΔ和mgR小鼠只有在純合子內(nèi)才有表型并且壽命極短。后期在mgΔ基礎(chǔ)上重新編輯,將19-24外顯子替換為 loxP和neo序列,從而獲得了mgΔloxPneo小鼠,成功地在雜合子獲得表型。C1039G和GT-8的雜合子個(gè)體也有表型出現(xiàn),然而C1039G,GT-8和mgN純合子馬凡氏綜合征小鼠壽命極短。


H1Δ和WMΔ純合子小鼠有較長(zhǎng)的壽命。WMΔ小鼠無(wú)論是純合子和雜合子都很好的模仿了人短指-球狀晶體綜合征的癥狀,包括厚皮和矮個(gè)子。H1Δ刪除了第七外顯子但表型正常。除此之外,W1572C小鼠很好的模擬了人類的硬化性皮膚綜合征,并且無(wú)論是純合子還是雜合子都能夠進(jìn)行繁育。D1545E雜合小鼠也能模擬硬化性皮膚綜合征的癥狀,但是純合子在10.5天之前胚胎致死。后期使用整合素治療這兩種突變小鼠發(fā)現(xiàn)在D1545E雜合小鼠中有較好的治療效果。
 

表1. FBN1基因突變小鼠模型
 
⭐ 總結(jié)

FBN1基因編碼原纖維,原纖維存在于許多組織之間,該基因突變會(huì)導(dǎo)致原纖維蛋白病,這是一種危害嚴(yán)重的全身性結(jié)締組織疾病,其中一個(gè)典型代表就是馬凡氏綜合征,該病也是一種罕見(jiàn)病。研究人員也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種FBN1基因突變的小鼠模型,這些基因都不同程度的模擬了人馬凡氏綜合征的表型,這些模型對(duì)于研發(fā)馬凡氏綜合征的相關(guān)治療藥物具有重要的意義。

⭐ 參考文獻(xiàn)
1. https://rddc.tsinghua-gd.org/details/gene?gene=2jRNa2
2. Asano K, Cantalupo A, Sedes L, Ramirez F. The Multiple Functions of Fibrillin-1 Microfibrils in Organismal Physiology. Int J Mol Sci. 2022;23(3):1892. Published 2022 Feb 8. doi:10.3390/ijms23031892
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