Serping1 KO小鼠在遺傳性血管性水腫（HAE）研究中的應用
2024年1月22日，小核酸藥企Ionis宣布其反義寡核苷酸（ASO）療法Donidalorsen在3期臨床研究中顯著降低了遺傳性血管性水腫（HAE）患者發作比率，且達到主要研究終點[1]。僅一周后，《新英格蘭醫學雜志》（NEJM）發表了由Intellia開發的體內CRISPR療法NTLA-2002的1期臨床試驗結果，數據顯示NTLA-2002能使HAE患者平均血管水腫發作次數減少95%[2]！這些突破性研究成果無疑為HAE的治療帶來了新的希望，也為未來創新藥物研發提供了信心。
ASO療法Donidalorsen預防和治療遺傳性血管性水腫（HAE）的途徑[3]
遺傳性血管性水腫（HAE）
遺傳性血管性水腫（HAE）是一種罕見的、由緩激肽介導的遺傳疾病。患者會周期性地出現嚴重的水腫，主要影響手臂、腿部、面部、腸道和呼吸道。HAE通常在兒童或青少年時期首次出現，一般每兩周就會發作一次并持續數天。其流行率約為1/50,000，如影響到呼吸道，未經治療的死亡率可達20%～30%[4]
遺傳性血管性水腫（HAE）的高發部位[5]
SERPING1是HAE的主要致病基因
遺傳性血管性水腫（HAE）主要分為三種類型：I型、II型和III型。其中，I型和II型由SERPING1基因突變引起，導致補體C1抑制劑（C1-INH）缺失或功能障礙，約占所有病例的99%。C1-INH是免疫系統的重要蛋白，其缺乏或功能失調會導致血管活性肽緩激肽過度分泌，使血管中液體滲漏到黏膜和皮下等部位，引發局部水腫和腫脹[6-7]。HAE無法治愈，治療方法主要包括補體系統調控的藥物，血漿源性C1酯酶抑制劑補充療法，利用激素刺激C1-INH產生，以及使用緩激肽抑制劑和凍干新鮮血漿等方法預防HAE的發生或控制癥狀[8]。因此，當前的重點是加快對HAE機制的研究，并開發新的治療方法和預防策略。
C1-INH（SERPING1）缺乏導致遺傳性血管性水腫（HAE）發生的病理生理學途徑[9]
Serping1 KO小鼠（產品編號：C001532）是賽業生物開發的一款HAE疾病模型。該模型中Serping1基因的敲除導致C1-INH蛋白表達的缺失，從而模擬人類HAE的病理表型。以下是該模型的表型信息。
Serping1 KO小鼠缺少Serping1基因的表達
RT-qPCR檢測結果顯示，Serping1 KO小鼠幾乎沒有Serping1轉錄本的表達，只檢測到少量尚未降解的無義RNA，這些RNA不能編碼全長功能性C1-INH蛋白
小鼠體內Serping1基因表達的RT-qPCR檢測
Serping1 KO小鼠口鼻、前爪和后爪血管通透性增加
HAE的顯著特征是血管通透性的增加，伊文思藍（EB）是一種常用的體內血管通透性檢測染料，能夠量化血管滲漏程度并觀察活體小鼠的血管通透性。在小鼠達到9周齡時，通過尾靜脈注射EB并定時觀察小鼠體內藍色染料的分布情況。結果顯示，隨著時間的推移，Serping1 KO小鼠的口鼻、前爪和后爪的藍色逐漸加深，而野生型小鼠的顏色基本無變化。這一結果表明，Serping1 KO小鼠的血管通透性明顯增加。
野生型小鼠和Serping1 KO小鼠口鼻與肢體伊文思藍（EB）染色結果
Serping1 KO小鼠存在血管物質對臟器的浸潤
尾靜脈注射EB染料30分鐘后，處死小鼠，并對心臟、脾臟、肺部、腎臟、小腸和后爪等組織進行灌流取材和預處理。處理完成后，測量相應樣本溶液的吸光度（OD）值以定量不同組織中的EB染料含量。結果顯示，Serping1 KO小鼠各組織中都存在不同程度的EB染料滲出，這表明其血管通透性的增加導致了血管中的EB染料大量浸潤到其他組織。
伊文思藍（EB）染料在Serping1 KO小鼠不同組織中外滲情況的定量分析
總 結
在Serping1 KO小鼠（產品編號：C001532）中，Serping1基因的敲除導致其C1-INH蛋白的缺失和相關功能的障礙。分子學檢測結果表明，這些小鼠的組織中幾乎沒有Serping1轉錄本的表達，只存在少量尚未降解的無義RNA，這些RNA不再編碼全長功能蛋白。伊文思藍（EB）染色結果顯示，Serping1 KO小鼠血管通透性明顯增加，導致血管中物質大量浸潤到其他組織。這與人類遺傳性血管性水腫（HAE）患者的疾病機制和臨床癥狀非常相似。因此，Serping1 KO小鼠可以用于研究與HAE相關的機制，以及篩選和評估治療藥物。此外，針對HAE等罕見病研究，賽業生物也開發了相應的人源化模型，可供研究人員進行靶向藥物的開發研究。
參考文獻：
[1] “Ionis Announces Positive Topline Results from Phase 3 OASIS-HAE Study.” Ionis Pharmaceuticals, 25 Feb. 2024, https://ir.ionispharma.com/news-releases/news-release-details/ionis-announces-positive-topline-results-phase-3-oasis-hae-study.
[2] Longhurst HJ, Lindsay K, Petersen RS, Fijen LM, Gurugama P, Maag D, Butler JS, Shah MY, Golden A, Xu Y, Boiselle C, Vogel JD, Abdelhady AM, Maitland ML, McKee MD, Seitzer J, Han BW, Soukamneuth S, Leonard J, Sepp-Lorenzino L, Clark ED, Lebwohl D, Cohn DM. CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing of KLKB1 for Hereditary Angioedema. N Engl J Med. 2024 Feb 1;390(5):432-441.
[3] Fijen LM, Riedl MA, Bordone L, Bernstein JA, Raasch J, Tachdjian R, Craig T, Lumry WR, Manning ME, Alexander VJ, Newman KB, Revenko A, Baker BF, Nanavati C, MacLeod AR, Schneider E, Cohn DM. Inhibition of Prekallikrein for Hereditary Angioedema. N Engl J Med. 2022 Mar 17;386(11):1026-1033.
[4] Busse PJ, Christiansen SC. Hereditary Angioedema. N Engl J Med. 2020 Mar 19;382(12):1136-1148.
[5] Medical News Today. (n.d.). Hereditary angioedema facts and stats. Retrieved January 5, 2024, from https://www.medicalnewstoday.com/articles/facts-stats-hereditary-angioedema#symptoms
[6] Hereditary Angioedema Association. (n.d.). Table of Types. Retrieved January 5, 2024, from https://www.haea.org/assets/docs/TableOfTypes.pdf
[7] Genetics Home Reference. (n.d.). Hereditary Angioedema. Retrieved January 5, 2024, from https://medlineplus.gov/genetics/condition/hereditary-angioedema/#frequency
[8] Sinnathamby ES, Issa PP, Roberts L, Norwood H, Malone K, Vemulapalli H, Ahmadzadeh S, Cornett EM, Shekoohi S, Kaye AD. Hereditary Angioedema: Diagnosis, Clinical Implications, and Pathophysiology. Adv Ther. 2023 Mar;40(3):814-827.
[9] Caballero T. Treatment of Hereditary Angioedema. J Investig Allergol Clin Immunol. 2021 Feb;31(1):1-16.
