營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥的致病機(jī)制及相關(guān)小鼠模型的介紹

在日常生活中，擁抱是人們表達(dá)愛意和善意的方式。然而，對于患有大皰性表皮松解癥（EB）的人來說，這種簡單的親密接觸卻可能帶來極大的痛苦。EB是一種罕見的遺傳性皮膚病，被公認(rèn)為是人類最痛苦的疾病之一。患者皮膚脆弱如蝴蝶翅膀，輕微觸碰就可導(dǎo)致皮膚像蝴蝶羽粉般脫落，嚴(yán)重時可能引發(fā)全身并發(fā)癥。因此，EB患者也被稱為“蝴蝶寶貝”。今天的新品上架欄目將向大家介紹賽業(yè)生物自主研發(fā)的多款營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥（DEB）研究模型。

營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥（DEB）致病機(jī)制
營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥（DEB）是大皰性表皮松解癥（EB）的一個主要嚴(yán)重亞型，占所有EB病例的約25%。皮膚覆蓋于體表，從外至內(nèi)依次為表皮、真皮和皮下層，DEB由Ⅶ型膠原蛋白（C7）編碼基因COL7A1突變引起，該蛋白與負(fù)責(zé)將真皮與表皮組織結(jié)合在一起的錨定纖維（AF）的形成密切相關(guān)^[1-2]。DEB有兩種遺傳模式：顯性（DDEB）和隱性（RDEB）。通常，RDEB的病情比DDEB更為嚴(yán)重。RDEB的癥狀包括皮膚脆弱，全身范圍內(nèi)的傷口，以及影響口腔、眼部、胃腸道和泌尿生殖系統(tǒng)的皮外表現(xiàn)。RDEB患者終生罹患侵襲性鱗狀細(xì)胞癌的風(fēng)險高于90%^[1-2]。因此，RDEB通常在新生兒期開始，患者常常因感染而死亡。
 

圖1 營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥（DEB）的機(jī)制、分類、影響部位和癥狀^[2]

DEB療法開發(fā)和小鼠模型
DEB治療研究主要集中在糾正COL7A1基因突變或回補(bǔ)基因拷貝^[3]，包括使用CRISPR等基因編輯技術(shù)修復(fù)COL7A1突變^[4-6]，利用反義寡核苷酸（ASO）調(diào)控COL7A1剪接模式^[7]，以及通過AAV或HSV-1等載體遞送COL7A1基因拷貝^[8-9]，這些療法的研究都需要在動物模型中進(jìn)行初步驗(yàn)證。在人體中，RDEB由COL7A1純合缺失突變引起，這在小鼠模型中也有相應(yīng)的機(jī)制。例如，Col7a1純合敲除小鼠在出生后會表現(xiàn)出高死亡率，在24～48小時內(nèi)在前爪和后爪的腳掌出現(xiàn)出血性水皰，隨后出現(xiàn)嚴(yán)重的RDEB癥狀^[10]。這種小鼠模型是RDEB補(bǔ)充療法的臨床前常用模型之一。然而，在基因編輯和反義寡核苷酸（ASO）研究領(lǐng)域，由于需要精確靶向人源化基因序列，目前尚無合適的小鼠模型可供體內(nèi)研究。這是目前基因治療研究領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)之一。
 

圖2 營養(yǎng)不良型大皰性表皮松解癥（DEB）的治療策略研究^[3]

HUGO-GT^®項(xiàng)目是專為基因治療和罕見病研究設(shè)計(jì)的一系列小鼠基因人源化及點(diǎn)突變疾病模型。賽業(yè)生物自主研發(fā)了B6-hCOL7A1人源化小鼠模型（產(chǎn)品編號：C001428），并在此基礎(chǔ)上引入了常見的高復(fù)發(fā)性c.6527dupC致病突變^[11]，構(gòu)建了B6-hCOL7A1*c.6527dupC疾病模型（產(chǎn)品編號：C001538），旨在滿足基因編輯和小核酸療法的研究需求。此外，還針對補(bǔ)充療法領(lǐng)域開發(fā)了Col7a1基因敲除（KO）小鼠模型（產(chǎn)品編號：C001539）。B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠和Col7a1 KO小鼠都能出現(xiàn)明顯的RDEB表型，以下是這些模型的詳細(xì)表型信息。

基因表達(dá)檢測
純合Col7a1 KO小鼠中鼠源Col7a1基因的表達(dá)被完全敲除，純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠同樣缺少鼠源Col7a1基因表達(dá)，但能表達(dá)與之相等水平的人源COL7A1基因（c.6527dupC突變不影響基因轉(zhuǎn)錄，但會導(dǎo)致蛋白表達(dá)異常）。

圖3 小鼠內(nèi)源性Col7a1基因和人源COL7A1基因的表達(dá)檢測

小鼠缺乏功能性COL7A1蛋白表達(dá)
野生型小鼠和雜合Col7a1 KO小鼠表達(dá)鼠源COL7A1蛋白，但純合Col7a1 KO小鼠則不表達(dá)該蛋白。類似地，純合B6-hCOL7A1小鼠和雜合的B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠表達(dá)人源COL7A1蛋白，而純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠不表達(dá)該蛋白。純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠和純合Col7a1 KO的皮膚組織都出現(xiàn)了表皮和真皮層的分離。
 

圖4 Col7a1 KO小鼠和B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠皮膚中COL7A1蛋白表達(dá)的免疫組化檢測

小鼠出現(xiàn)皮膚紅腫起泡表型
純合Col7a1 KO小鼠和純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠均在出生第一天出現(xiàn)皮膚紅腫和起泡癥狀。其中，Col7a1 KO小鼠癥狀更為嚴(yán)重，表型主要出現(xiàn)在前后腳掌，且在出生后的3天內(nèi)會死亡。

圖5 Col7a1 KO小鼠和B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠出現(xiàn)皮膚紅腫和脫落表型

B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠皮膚病理進(jìn)程
B6-hCOL7A1*c.6527dupC純合小鼠出生第一天僅出現(xiàn)前/后爪紅腫水泡，第二天前后掌以及尾巴都有紅腫水泡的現(xiàn)象；第七天時未見紅腫水泡樣，但出現(xiàn)大面積脫皮現(xiàn)象。
 

圖6 B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠皮膚紅腫和脫落表型的進(jìn)程

小鼠出現(xiàn)表皮和真皮層分離病理
純合Col7a1 KO小鼠和純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠皮膚都出現(xiàn)了顯著的皮下水腫（圖中綠色星號所示），并觀察到表皮和真皮層分離現(xiàn)象。

圖7 Col7a1 KO小鼠和B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠皮膚組織H&E染色檢測

總  結(jié)
純合Col7a1 KO小鼠（產(chǎn)品編號：C001539）和純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠（產(chǎn)品編號：C001538）都表現(xiàn)出了大皰性表皮松解癥（EB）的典型癥狀，包括皮膚紅腫、起泡、皮下水腫以及表皮和真皮層的分離。其中，Col7a1 KO小鼠的癥狀更為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在前后腳掌，且在出生后的3天內(nèi)會死亡。相比之下，B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠的癥狀相對較輕，最早出現(xiàn)在前/后爪，到第七天時出現(xiàn)大面積脫皮。此外，純合B6-hCOL7A1小鼠和雜合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠的皮膚都能表達(dá)COL7A1蛋白，而純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠和純合Col7a1 KO小鼠則不表達(dá)該蛋白。這些模型為研究DEB提供了重要工具，有助于更深入地理解這種罕見疾病的發(fā)病機(jī)制，并為開發(fā)新的治療方法提供可能。

此外，賽業(yè)生物還提供多種用于基因治療和罕見病研究的人源化及點(diǎn)突變疾病模型，以滿足研發(fā)人員在相關(guān)研究領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)需求。

HUGO-GT^®全基因組人源化模型推薦

參考文獻(xiàn)：

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[2] DEBRA International, "About EB: EB in Depth", Retrieved May 17, 2024, from https://www.debra.org/about-eb/eb-depth.

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[9] Chamorro et al., "Gene Editing for the Efficient Correction of a Recurrent COL7A1 Mutation in Recessive Dystrophic Epidermolysis Bullosa Keratinocytes", Mol Ther Nucleic Acids, vol. 5, no. 4, e307, 2016.

[10] Fritsch et al., "A hypomorphic mouse model of dystrophic epidermolysis bullosa reveals mechanisms of disease and response to fibroblast therapy", J Clin Invest, vol. 118, no. 5, pp. 1669-79, 2008.

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21 Apr 23;11:653222.