營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥的致病機制及相關(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，輕微觸碰就可導致皮膚像蝴蝶羽粉般脫落，嚴重時可能引發(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，該蛋白與負責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胞癌的風險高于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基因突變或回補基因拷貝^[3]，包括使用CRISPR等基因編輯技術(shù)修復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行初步驗證。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)嚴重的RDEB癥狀^[10]。這種小鼠模型是RDEB補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^®項目是專為基因治療和罕見病研究設(shè)計的一系列小鼠基因人源化及點突變疾病模型。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表型信息。

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

圖3 小鼠內(nèi)源性Col7a1基因和人源COL7A1基因的表達檢測

小鼠缺乏功能性COL7A1蛋白表達
野生型小鼠和雜合Col7a1 KO小鼠表達鼠源COL7A1蛋白，但純合Col7a1 KO小鼠則不表達該蛋白。類似地，純合B6-hCOL7A1小鼠和雜合的B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠表達人源COL7A1蛋白，而純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠不表達該蛋白。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COL7A1蛋白，而純合B6-hCOL7A1*c.6527dupC小鼠和純合Col7a1 KO小鼠則不表達該蛋白。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)域的實驗需求。

HUGO-GT^®全基因組人源化模型推薦

參考文獻：

[1] Eichstadt et al., "From Clinical Phenotype to Genotypic Modelling: Incidence and Prevalence of Recessive Dystrophic Epidermolysis Bullosa (RDEB)", Clin Cosmet Investig Dermatol, vol. 12, pp. 933-942, 2019.

[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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[4] Bonafont et al., "Correction of recessive dystrophic epidermolysis bullosa by homology-directed repair-mediated genome editing", Mol Ther, vol. 29, no. 6, pp. 2008-2018, 2021.

[5] Hainzl et al., "COL7A1 Editing via CRISPR/Cas9 in Recessive Dystrophic Epidermolysis Bullosa", Mol Ther, vol. 25, no. 11, pp. 2573-2584, 2017.

[6] García et al., "Preclinical model for phenotypic correction of dystrophic epidermolysis bullosa by in vivo CRISPR-Cas9 delivery using adenoviral vectors", Mol Ther Methods Clin Dev, vol. 27, pp. 96-108, 2022.

[7] Bornert et al., "QR-313, an Antisense Oligonucleotide, Shows Therapeutic Efficacy for Treatment of Dominant and Recessive Dystrophic Epidermolysis Bullosa: A Preclinical Study", J Invest Dermatol, vol. 141, no. 4, pp. 883-893.e6, 2021.

[8] Gurevich et al., "In vivo topical gene therapy for recessive dystrophic epidermolysis bullosa: a phase 1 and 2 trial", Nat Med, vol. 28, no. 4, pp. 780-788, 2022.

[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.

[11] Sanchez-Jimeno et al., "Recessive dystrophic epidermolysis bullosa: the origin of the c.6527insC mutation in the Spanish population", Br J Dermatol, vol. 168, no. 1, pp. 226-9, 2013.

21 Apr 23;11:653222.