智鼠故事 
C57BL/6JCya-Npc1em1/Cya 基因敲除小鼠
产品名称：
Npc1-KO
产品编号：
S-KO-03415
品系背景：
C57BL/6JCya
* 使用本品系发表的文献需注明：Npc1-KO mice (Strain S-KO-03415) were purchased from Cyagen.
交付类型
周龄
性别
基因型
数量
只
基本信息
品系名称
C57BL/6JCya-Npc1em1/Cya
品系编号
KOCMP-18145-Npc1-B6J-VA
产品编号
S-KO-03415
基因名
Npc1
品系背景
C57BL/6JCya
基因别称
A430089E03Rik; D18Ertd139e; D18Ertd723e; lcsd; nmf164; spm
NCBI号
修饰方式
全身性基因敲除
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成，建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献，以获取最准确的表型信息。
小鼠表型
MGI:1097712 Homozygotes for spontaneous and chemically induced mutations may exhibit lysosomal storage of non-esterified cholesterol, neurodegeneration, ataxia, presence of foam cells, sterility, and shortened lifespan.
质控标准
精子检测
① 冷冻前验证精子活力观察
② 冷冻验证每批次进行复苏验证
品系状态
活体
环境标准
SPF
供应地区
全球范围
品系详情
Npc1位于小鼠的18号染色体，采用基因编辑技术，通过应用高通量电转受精卵方式，获得Npc1基因敲除小鼠，性成熟后取精子冻存。
Npc1-KO小鼠模型是由赛业生物（Cyagen）构建的全身性基因敲除小鼠模型。Npc1基因（NCBI参考序列：NM_008720；Ensembl：ENSMUSG00000024413）位于小鼠18号染色体上，包含25个外显子，其中ATG起始密码子位于1号外显子，TAG终止密码子位于25号外显子（转录本Npc1-201：ENSMUST00000025279）。赛业生物（Cyagen）选择了第2~3号外显子作为目标区域，该区域包含230个碱基对的编码序列。敲除区域大小约为2.7 kb，覆盖了6.0%的编码区域。构建过程包括将核糖核蛋白（RNP）和靶向载体共同注入受精卵，随后对出生的小鼠进行PCR和测序分析进行基因型鉴定。需要注意的是，携带自发性和化学诱导性突变的纯合子小鼠可能会表现出非酯化胆固醇的溶酶体储存、神经变性、共济失调、泡沫细胞的存在、不育和寿命缩短等现象。由于纯合子敲除等位基因会导致胚胎致死，因此赛业生物（Cyagen）强烈建议构建条件性敲除模型。该模型可用于研究Npc1基因在小鼠体内的功能。
基因研究概述
Npc1基因编码了一种名为NPC1的蛋白，该蛋白是一种位于晚期内体和溶酶体膜上的跨膜糖蛋白。它主要负责细胞内胆固醇的转运，特别是在晚期内体和溶酶体中促进非酯化胆固醇的流出。NPC1的缺陷会导致Niemann-Pick病C型（NP-C），这是一种常染色体隐性遗传的溶酶体病，以进行性神经退行性变和早死为特征[1]。
NPC1在多种细胞类型和生物学过程中发挥着重要作用。研究发现，NPC1的缺失会导致少突胶质细胞谱系的转录变化，并伴随髓鞘形成过程中少突胶质细胞成熟的减少。NPC1-/-少突胶质细胞谱系细胞中与神经发生和突触形成相关的基因上调，反映了H3K27me3介导的基因沉默减少。NPC1-/-少突胶质细胞祖细胞在体外表现出受损的成熟表型，并且这种表型可以通过GSK-J4治疗得到挽救，GSK-J4是一种H3K27去甲基化酶的小分子抑制剂。此外，通过在P7时给予Npc1-/-小鼠一次2-羟基丙基-β-环糊精，动员储存的胆固醇，可以挽救髓鞘形成、表观遗传标记和少突胶质细胞基因表达[1]。
除了在神经系统中发挥作用，NPC1还与心血管疾病有关。研究发现，NPC1基因中的一种8-bp插入/缺失多态性（rs150703258）与中国人群体中突然心脏死亡（SCD）的风险增加相关。该风险等位基因与NPC1在mRNA和蛋白表达水平上的升高相关。eQTL分析显示，NPC1和C18orf8（NPC1的一个相邻基因）都与rs150703258相关，并且在携带删除等位基因的样本中表达水平更高[2]。
针对Niemann-Pick病C1型（NP-C）的治疗，研究者们开发了一种新型的小型NPC1启动子，该启动子可以增强腺相关病毒（AAV）介导的基因治疗。这种新型启动子在体外和体内都表现出高基因表达，并且在新生小鼠中枢神经系统（CNS）内注射后，与所有其他启动子相比，提供了最佳的疗效，包括提高存活率、改善行为表型和减轻神经病理学[3]。
CRISPR-Cas9技术被用于敲除HEK 293 T细胞中的NPC1基因，以研究NPC1基因缺失对细胞形态、粘附、增殖和凋亡的影响。研究发现，NPC1基因的缺失导致HEK 293 T细胞中非酯化胆固醇的积累，并表现出细胞聚集、突触缩短、核增大和细胞骨架丝状肌动蛋白变薄。此外，NPC1基因突变的HEK 293 T细胞表现出增强的细胞粘附、抑制的细胞增殖和增加的细胞凋亡。这些结果表明，NPC1可能通过影响E-钙粘蛋白影响钙粘蛋白-连环蛋白复合体，从而调节细胞粘附，并通过限制β-连环蛋白进入细胞核来抑制细胞增殖[4]。
环境因素和遗传因素都与肥胖有关，并且肥胖与神经退行性疾病和神经发育疾病相关。一些肥胖相关的基因，如NPC1，也与神经退行性疾病和神经发育疾病相关[5]。
CRISPR prime编辑技术被用于对NPC1基因中的遗传变异进行功能表征。研究发现，NPC1对遗传干扰非常敏感，在706个检测到的错义突变中，有410个被归类为有害的。此外，该方法还被应用于BRCA2基因，证明了其在其他基因中的适用性[6]。
NPC1在维持正常溶酶体功能和线粒体周转中发挥着重要作用，这对于胰岛β细胞的分化和成熟至关重要。NPC1的缺失会延迟胰岛β细胞的分化和生长，并损害线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能，导致线粒体超氧物产生增加。这可能是由于Npc1缺陷β细胞中溶酶体功能障碍引起的自噬流受损，特别是线粒体自噬（线粒体自噬）受损[7]。
Npc1基因突变会导致小鼠肾脏发生病理变化，包括细胞凋亡、纤维化以及经典Wnt信号通路的异常激活。随着年龄的增长，Npc1-/-小鼠肾小管上皮细胞胞浆中会出现空泡，细胞体呈疏松泡沫状，凋亡的肾细胞和Wnt信号通路的异常激活会增加，从而促进肾脏纤维化[8]。
在一位患有Niemann-Pick病C型的中国男孩中，发现了一种新的NPC1基因复合杂合突变。该男孩携带了一种母系遗传的c.3452 C > T（p. Ala1151Val）突变和一种父系遗传的c.3557G > A（p. Arg1186His）突变。c.3452 C > T（p. Ala1151Val）突变是以前未报道过的，本研究预测该突变为致病性[9]。
在白粉虱Bemisia tabaci中，NPC1基因的功能也得到了研究。研究发现，B. tabaci只有一个NPC1同源基因（BtNPC1），与其他许多昆虫中的两个同源基因不同。BtNPC1在白粉虱的所有发育阶段和身体部位都有广泛表达，在成虫腹部表达水平最高，并且胆固醇喂养可以诱导BtNPC1的表达。RNA干扰实验表明，敲低BtNPC1会导致白粉虱的存活率和繁殖力降低，并影响白粉虱若虫的发育和变态。这些结果表明，BtNPC1在B. tabaci的胆固醇相关生物学过程中发挥着重要作用，可能成为新型害虫管理方法的杀虫剂靶点[10]。
综上所述，NPC1基因编码的NPC1蛋白在细胞内胆固醇转运、神经系统的发育和功能、心血管疾病以及肾脏疾病中发挥着重要作用。NPC1基因的突变会导致多种疾病，包括Niemann-Pick病C型、突然心脏死亡和肾脏纤维化。此外，NPC1基因的功能还与肥胖、神经退行性疾病和神经发育疾病相关。NPC1基因的研究不仅有助于深入理解胆固醇代谢和细胞内运输的机制，还为相关疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。
参考文献：
1. Kunkel, Thaddeus J, Townsend, Alice, Sullivan, Kyle A, Jacobson, Daniel A, Lieberman, Andrew P. 2023. The cholesterol transporter NPC1 is essential for epigenetic regulation and maturation of oligodendrocyte lineage cells. In Nature communications, 14, 3964. doi:10.1038/s41467-023-39733-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37407594/
2. Zhao, Wenfeng, Zhang, Qing, Wang, Jiawen, Huang, Jiang, Gao, Yuzhen. 2022. Novel Indel Variation of NPC1 Gene Associates With Risk of Sudden Cardiac Death. In Frontiers in genetics, 13, 869859. doi:10.3389/fgene.2022.869859. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35480314/
3. Hughes, Michael Paul, Nelvagal, Hemanth Ramesh, Coombe-Tennant, Oliver, Platt, Frances Mary, Rahim, Ahad Abdul. 2023. A Novel Small NPC1 Promoter Enhances AAV-Mediated Gene Therapy in Mouse Models of Niemann-Pick Type C1 Disease. In Cells, 12, . doi:10.3390/cells12121619. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37371089/
4. Jia, Zisen, Yang, Minlin, Zhao, Yanchun, Lin, Juntang, Guan, Lihong. 2022. CRISPR-Cas9-Mediated NPC1 Gene Deletion Enhances HEK 293 T Cell Adhesion by Regulating E-Cadherin. In Molecular biotechnology, 65, 252-262. doi:10.1007/s12033-022-00503-2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35587334/
5. Flores-Dorantes, María Teresa, Díaz-López, Yael Efren, Gutiérrez-Aguilar, Ruth. 2020. Environment and Gene Association With Obesity and Their Impact on Neurodegenerative and Neurodevelopmental Diseases. In Frontiers in neuroscience, 14, 863. doi:10.3389/fnins.2020.00863. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32982666/
6. Erwood, Steven, Bily, Teija M I, Lequyer, Jason, Ivakine, Evgueni A, Cohn, Ronald D. 2022. Saturation variant interpretation using CRISPR prime editing. In Nature biotechnology, 40, 885-895. doi:10.1038/s41587-021-01201-1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35190686/
7. Liu, Bei, Hua, Duanyi, Shen, Linyan, Gu, Yanyun, Ning, Guang. 2024. NPC1 is required for postnatal islet β cell differentiation by maintaining mitochondria turnover. In Theranostics, 14, 2058-2074. doi:10.7150/thno.90946. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38505613/
8. Guan, Lihong, Jia, Zisen, Xu, Keli, Liu, Yanli, Lin, Juntang. 2023. Npc1 gene mutation abnormally activates the classical Wnt signalling pathway in mouse kidneys and promotes renal fibrosis. In Animal genetics, 55, 99-109. doi:10.1111/age.13381. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38087834/
9. Tao, Chaoxin, Zhao, Min, Zhang, Xiaohui, Zhao, Jianhong, Huang, Huaipeng. 2024. Novel compound heterozygous mutations of the NPC1 gene associated with Niemann-pick disease type C: a case report and review of the literature. In BMC infectious diseases, 24, 145. doi:10.1186/s12879-024-09025-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38291356/
10. Yu, Hao, Wang, Liuhao, Liu, Shunxiao, Song, Qisheng, Zhang, Hongwei. 2023. Functional analysis of a NPC1 gene from the whitefly, Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae). In Archives of insect biochemistry and physiology, 114, e22048. doi:10.1002/arch.22048. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37602789/
