新方法可能有助于预防小鼠的遗传性肾脏疾病
仅在美国就有大约50万人患有常染色体显性多囊肾病(ADPKD)。没有治愈方法,研究人员正在努力开发针对该疾病的疗法。几十年来,研究人员已经知道,编码多囊蛋白1(PC1)蛋白的PKD1基因突变会导致大约80%的病例发生这种疾病。然而,该蛋白质太大而无法通过基因治疗策略进行修饰。现在,由耶鲁大学细胞与分子生理学系博士后研究员、医学博士LauraOnuchic和细胞与分子生理学兼CNHLong教授兼细胞生物学教授MichaelCaplan领导的研究小组发现,这种蛋白质的一小部分可能是预防这种疾病的关键。
“我们的研究表明,PC1蛋白的一个微小片段——距该蛋白尾部仅200个氨基酸——足以抑制小鼠模型中的疾病,”该研究的首席研究员卡普兰说。“我们的工作将为多囊肾病的潜在疾病机制提供新的见解,并揭示开发治疗方法的新途径。”
一年多以前,由CNHLong医学教授(肾脏病学)和遗传学教授StefanSomlo博士领导的团队发现,如果他们去除小鼠模型中的PC1蛋白,肾脏就会变大。
“他们做了一个非常漂亮的实验,表明在多囊肾病的小鼠模型中,这些动物的肾脏中有巨大的囊肿,即使这些囊肿已经形成,恢复正常蛋白质的表达会使囊肿消失,”卡普兰说。
“作为一种治疗策略,问题在于这种蛋白质有4300个氨基酸长,”Onuchic补充道。“它对于基因传递来说太大了。”Onuchic和Caplan说,解决方案可能是将ADPKD的基因治疗降低到可管理的规模。
研究人员使用基因疗法来尝试获取编码他们感兴趣的基因的序列,并使其在他们想要的细胞中表达。这通常涉及病毒载体。“病毒可以是特洛伊木马,将你感兴趣的基因传递到你需要进入的细胞中,但这些病毒在它们的躯干中只有一定的空间,”卡普兰说。因为PC1蛋白很大,这给治疗多囊肾病带来了问题。“PC1太大了,装不下作为大多数基因治疗载体的大众甲壳虫,但现在只有这200个氨基酸的片段可以装进手套箱。”
在他们的新研究中,该团队使用了一种经过基因改造的小鼠模型,使他们能够关闭与多囊肾病相关的基因。换句话说,他们通过在小鼠的基因组中产生突变,在这些模型中遗传诱发了这种疾病。结果,模型产生了囊肿。然后,该团队开启了200个氨基酸长的蛋白质片段的表达。“想象一下,拨动电灯开关,一盏灯熄灭,一盏灯亮起,”卡普兰说。“我们正在关闭正常的多囊肾病基因,并开启这一小块蛋白质的表达。”
该团队发现这大大减少了囊肿的大小。“即使我们去除了通常会导致严重囊肿性疾病的全长PC1蛋白,但仅打开这个小片段就足以抑制这种疾病,”他说。
该团队计划继续寻求基因疗法的使用,最初是在小鼠模型中,仅针对200个氨基酸片段,希望他们的工作有一天能造福于人类。Onuchic说:“从治疗的角度来看,我们至少有希望能够减缓疾病的进展,这真的很令人兴奋。”
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