慢性腎病中的隱匿殺手Alport綜合征的介紹及其相關動物模型的應用
慢性腎臟疾病的種類非常豐富，但其中有一種慢性腎病可能在兒童階段就開始顯露端倪，但早期癥狀不明顯，常常被家長忽視或被醫(yī)生誤診，導致病情延誤，并且這種疾病也會遺傳，發(fā)展到腎衰竭的風險較高，最后只能通過透析和腎移植的方式來維持生命。這種常被稱為腎病中的隱匿殺手的慢性腎病就是Alport綜合征。
Alport綜合征概述
Alport綜合征是一種臨床表現以血尿、蛋白尿、進行性腎功能減退為特征，部分患者合并感音神經性耳聾、眼部病變等腎外表現的綜合征，所以又稱眼-耳-腎綜合征。由于缺乏大樣本流行病學數據，目前該疾病的國內發(fā)病率尚不清楚。據美國報告，Alport 綜合征的基因頻率為 1/10 000～1/5000。男性和女性的發(fā)病率及病情輕重與突變基因類型有關。X 連鎖遺傳者男女均可發(fā)病，但男性發(fā)病率高于女性，且病情較女性重。
Alport綜合征致病原因
該病是由編碼Ⅳ型膠原α3、α4、α5鏈的COL4A3、COL4A4和COL4A5基因突變導致。α3、α4、α5鏈形成三螺旋結構，與其他三螺旋緊密結合形成腎小球基底膜（GBM）。COL4A5 基因具有一個致病性突變或COL4A3 或者COL4A4基因具有兩個致病性突變，會導致高度有序的GBM逐漸分解，這種變化加速了腎小球硬化，進而導致腎功能不全。
圖1 A. 正常Ⅳ型膠原三螺旋結構；B. COL4A5無義突變的膠原三螺旋結構[1]
圖2 A正常GBM；B-D為Alport綜合征患者GBM（輕-重癥）[1]
Alport綜合征藥物情況
目前，針對Alport綜合征尚無根治或者病因性治療措施。治療策略旨在通過早期藥物治療延緩疾病的進展，從而延緩末期腎臟病（ESKD）的發(fā)生，否則需進行腎臟替代治療。
《Alport綜合征診治專家共識（2023版）》中指出，腎素-血管緊張素醛固酮系統(tǒng)（RAAS）阻斷劑是目前延緩Alport綜合征腎臟疾病進展的首要推薦藥物。
目前關于Alport綜合征的藥物研發(fā)進展如下表，暫無針對該適應癥的獲批藥物。
Alport綜合征相關動物模型
2019年，日本實驗室構建了X連鎖的Alport疾病模型，用同源重組的方法引入人類相應突變（R471X）構建了COL4A5無義突變的小鼠，使該蛋白無法正常表達。對尿液的檢測發(fā)現R471X小鼠的蛋白和肌酐水平顯著高于正常組；血液中總蛋白沒有顯著差異，但是血液中的尿氮和尿肌酐出現明顯的提升。對6周大的小鼠進行免疫組實驗化也發(fā)現了R471X小鼠的腎小管纖維化。
圖3. 野生型和突變型（R471X）雄性小鼠腎小球基底膜。[3]
次年，針對構建的Alport疾病模型，該實驗室人員使用ASO（反義寡核苷酸）療法誘導COL4A5基因中的外顯子跳躍，從而形成正常的膠原蛋白三聚體，延緩腎衰竭的進展。該研究在動物模型上展現出較好的效果，為未來Alport綜合征的藥物開發(fā)提供了新的思路。
圖4. 反義寡核苷酸（ASO）療法挽救 XLAS 動物免于發(fā)生 ESRD 示意圖。[4]
南模生物相關動物模型
罕見病是全人類共同面臨的公共健康問題。作為一家專注于模式生物領域的公司，南模生物長期助力罕見病基因治療研究，構建了X連鎖的Alport疾病模型，助力Alport疾病的的相關機制研究需求，為相關藥物的藥效評估和安全性評價提供了強有力的工具。具體信息見下表：
Col4A5-R471X相關驗證與藥效數據：
Fig.1 Col4a5 mRNA level was measured in Col4a5-R471X male mice and the point mutation of Col4a5 has been verified by sequencing (n=3, male, 7 weeks old).
Abbr. HO, homozygous; WT, wild type.
Fig.2 The results of urine (A) and blood (B) biochemical indicators in Col4a5-R471X mice (n=2 male and 6 female).
Fig.4 Marked glomerular changes are recognized in all (8/8) R471X mice of 23 weeks of age. The renal cortex shows uniform glomerular distribution, with mesangial matrix proliferation and mild sclerosis (yellow arrow). Renal tubular changes include epithelial edema (blue arrow), atrophy (orange arrow), dilation (green arrow), and necrosis (black arrow). Connective tissue proliferation (light green arrow), lymphocyte infiltration (purple arrow), and occasional protein casts (gray arrow) are noted. Such lesions are entirely absent in controls of same age. Scale bar=100 μm; magnification, 200×.
Fig.6 Effects of Ramipril (10mg/kg) on urine (A) and plasma (B) biochemical indicators of male and female Col4a5-R471X mice over a 16-17 weeks treatment period respectively (6 weeks of age at initiation time, n=4-5 male and 4-5 female in each group).
Fig.8 Histopathology changes of Col4a5-R471X mice over a 17 weeks treatment period (6 weeks of age at initiation time, n=4-5 male and 4-5 female in each group). Data are presented as mean and ± SEM
附：病理評價標準[5]
[1]Nozu K, Takaoka Y, Kai H, et al. Genetic background, recent advances in molecular biology, and development of novel therapy in Alport syndrome. Kidney Res Clin Pract. 2020;39(4):402-413. doi:10.23876/j.krcp.20.111
[2]https://www.cma.org.cn/?c=0
[3]Hashikami K, Asahina M, Nozu K, Iijima K, Nagata M, Takeyama M. Establishment of X-linked Alport syndrome model mice with a Col4a5 R471X mutation. Biochem Biophys Rep. 2018;17:81-86. Published 2018 Dec 12. doi:10.1016/j.bbrep.2018.12.003
[4]Yamamura, T., Horinouchi, T., Adachi, T. et al. Development of an exon skipping therapy for X-linked Alport syndrome with truncating variants in COL4A5. Nat Commun 11, 2777 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16605-x
[5]Peter. Mann 等.大鼠和小鼠病理變化術語及診斷標準的國際規(guī)范（INHAND）[M].楊利峰,周向梅,趙德明主譯.北京:中國農業(yè)出版社,2019.
關于我們
上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，簡稱"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科創(chuàng)板上市高科技生物公司（股票代碼：688265），始終以編輯基因、解碼生命為己任，專注于模式生物領域，打造了以基因修飾動物模型研發(fā)為核心，涵蓋多物種模型構建、飼養(yǎng)繁育、表型分析、藥物臨床前評價等多個技術平臺，致力于為全球高校、科研院所、制藥企業(yè)等客戶提供全方位、一體化的基因修飾動物模型產品解決方案。
