囊性纤维化（Cystic Fibrosis, CF）是一种进展性遗传性致命疾病，主要影响高加索人群，严重危害呼吸和消化系统。其发病原因是CFTR基因的突变，导致体内黏液异常黏稠，阻塞气道和胰腺导管，进而引起呼吸困难、反复肺部感染、胰腺功能不全和营养不良等症状，其中超过85%的患者携带F508del突变。CF显著降低患者的生活质量和预期寿命，目前尚无根治方法。尽管新药和治疗方法的出现改善了患者的生存状况，CF仍然是一种复杂的慢性疾病，患者需要长期接受治疗和管理。因此，开发更有效的治疗方法以期实现CF的治愈至关重要。
图1. 囊性纤维化（CF）的主要疾病症状 [1]。
1. 囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）
囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）是一种关键的跨膜离子通道蛋白，在维持人体多种器官（如肺、胰腺和汗腺）的盐分和水分平衡中起重要作用。CFTR主要功能为氯离子通道，调节氯离子和碳酸氢盐离子通过上皮细胞膜的运输，从而维持组织液体平衡和pH值。该过程依赖于ATP水解，并能调控其他离子通道和转运蛋白的活性 [2]。CFTR基因的突变会导致氯离子通道功能异常，引发包括囊性纤维化在内的一系列疾病。CF在高加索人群中的发病率约为1/2,500至1/1,800，目前全球约有9万人患病 [2]。该病的典型特征包括肺部黏液异常稠厚、频繁的呼吸道感染、胰腺功能不全及男性不育（通常与输精管阻塞相关）。
图2. CFTR门控通道的构象变化是其生理与药理调节的关键 [3]。
2. CFTR F508del（ΔF508）致病突变
F508del（c.1521_1523delCTT）是囊性纤维化中最常见的致病突变，超过85%的患者至少携带一个含该突变的等位基因，其中约40%为纯合突变 [4-5]。CFTR蛋白在生物生成与折叠过程中需经历复杂的结构域组装，而F508del突变导致CFTR蛋白的第一个核苷酸结合域（NBD1）中第508位氨基酸苯丙氨酸（F508）缺失，引发CFTR蛋白错误折叠。新生成的CFTR蛋白在离开内质网前被内质网相关降解（ERAD）路径分类并由泛素蛋白酶体系统（UPS）降解，从而导致氯离子通道功能异常，引发慢性肺部症状 [6]。因此，F508del成为CF药物开发的主要靶点之一。
图3. 超过85%的CF患者至少携带一个拷贝的F508del突变基因 [5]。
例如，Vertex Pharma研发的Orkambi、Symdeko和Trikafta等CFTR调节剂，能够通过提高F508del-CFTR突变蛋白的构象稳定性，减少其降解，使更多CFTR蛋白到达细胞表面，并改善其功能，从而改善患者的疾病表型 [7-8]。
图4. 野生型CFTR蛋白和F508del-CFTR突变蛋白的结构及CFTR调节剂作用模式 [9]。
3. 赛业生物自研CFTR人源化及人源化点突变模型
人源化点突变小鼠模型可显著提高CF靶向疗法的临床前体内评估精度，为推动囊性纤维化（CF）研究，赛业生物开发了CFTR全基因人源化的B6-hCFTR小鼠模型（产品编号：I001132），并基于该模型构建了携带F508del突变的B6-hCFTR*F508del人源化点突变小鼠（产品编号：I001226）。该小鼠表现出囊性纤维化相关的疾病特征，适用于CF机制研究及靶向CFTR*F508del突变疗法的筛选与评估。
4. 人源CFTR基因表达
B6-hCFTR及B6-hCFTR*F508del小鼠的肝脏、肠道和肺部均检测到人源CFTR基因表达，且无内源性鼠源Cftr基因表达。B6-hCFTR*F508del小鼠的CFTR表达水平略低于B6-hCFTR小鼠。
5. CFTR蛋白表达水平
B6-hCFTR小鼠与B6-hCFTR*F508del小鼠均成功表达人源CFTR蛋白，但后者表达水平显著低于前者。
图6. 小鼠体内CFTR蛋白表达情况对比。
6. 肠道病理特征
B6-hCFTR*F508del小鼠表现出显著的杯状细胞增生、黏液堆积及肠壁增厚等病理特征。相比之下，B6-hCFTR小鼠仅有轻微组织病理变化，野生型小鼠组织正常。
图7. 小鼠肠道病理特征对比。
总结
B6-hCFTR小鼠（产品编号：I001132）和B6-hCFTR*F508del小鼠（产品编号：I001226）成功表达人源CFTR基因和蛋白，且无小鼠内源Cftr基因的表达，B6-hCFTR*F508del小鼠的人源CFTR表达明显低于B6-hCFTR小鼠，符合人类F508del突变导致的表达特征。在表型方面，B6-hCFTR*F508del小鼠显示出显著的病理特征，包括杯状细胞增生、黏液堆积和肠壁厚度增加。以上信息表明，B6-hCFTR小鼠和B6-hCFTR*F508del小鼠在人源CFTR基因和蛋白表达以及模拟人类囊性纤维化疾病特征方面表现出重要优势，适用于CFTR蛋白功能研究及CF疗法的开发和验证。
此外，赛业生物还开发了多款涵盖神经、代谢及罕见病领域的全基因人源化和人源化点突变疾病模型，满足科研人员的多样化研究需求。
参考文献
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