ATP7B人源化小鼠与条件性基因敲除小鼠有何区别？从威尔逊病研究看模型选择

ATP7B人源化模型与威尔逊病研究要点

铜是生物体必需的微量元素，其代谢涉及人体对铜元素的吸收、利用、储存和排泄的复杂过程，维持其正常生理水平对人体功能至关重要。威尔逊病（WD），又称肝豆状核变性（HLD），是一种由ATP7B基因缺陷引发的常染色体隐性遗传病，导致铜代谢失调 [1]。威尔逊病（WD）患者因肝脏无法有效排出多余铜离子或将其结合至铜蓝蛋白，致使铜在肝脏、大脑等器官中异常积累，引发肝硬化、神经系统症状及器官功能障碍，严重时可危及生命。为推进相关研究，赛业生物开发了多种ATP7B基因敲除及人源化模型。本文将介绍威尔逊病（WD）背景及B6-hATP7B*H1069Q人源化小鼠模型的应用价值。

图1. 人体内铜代谢的基本规律 [1]。

ATP7B如何参与铜稳态？

ATP7B是一种铜转运P型ATP酶，主要在肝细胞高尔基体膜上表达。其核心功能是通过ATP水解提供能量，将细胞质中的铜离子（Cu⁺）转运至高尔基体内，与铜蓝蛋白结合形成全铜蓝蛋白后排出体外 [1-2]。当细胞内铜浓度升高时，ATP7B会迁移至细胞膜，促进多余铜离子通过胆汁排泄，维持铜稳态。这一动态定位机制对防止铜过量积累至关重要 [3-4]。ATP7B分子结构包含6个金属结合域（MBDs）、8个跨膜域（TMDs）、ATP结合域和磷酸化域。各功能域协同作用：金属结合域捕获游离铜离子，跨膜域形成转运通道，ATP结合域驱动转运过程，磷酸化域调控蛋白活性 [5-6]。作为肝脏铜代谢和排泄的关键分子，ATP7B有效防止铜在组织中的毒性积累，维持全身铜平衡 [7-8]。

图2. ATP7B蛋白的功能及结构 [5]。

ATP7B有两项需分别理解的功能：帮助铜装载至铜蓝蛋白，以及促进过量铜经胆汁排泄。铜蓝蛋白分泌参与血液中的铜运输，不应直接写成胆汁排铜过程[3–4]。

H1069Q突变与ATP7B功能变化

Wilson病（WD）是一种由ATP7B基因突变引发的常染色体隐性遗传病，导致铜代谢障碍 [9]。正常情况下，ATP7B将多余的铜离子排出体外，但当ATP7B基因发生突变时，蛋白功能受损，铜无法有效转运和排出，导致其在肝脏、脑、角膜等组织中异常积累 [10]。这种铜积累引发一系列临床症状，包括肝硬化、神经系统症状（如震颤、肌张力障碍、共济失调）、精神症状（如抑郁、焦虑）以及眼部的Kayser-Fleischer环（角膜铜沉积环） [11]。目前已鉴定出ATP7B基因的突变超过500种，其中p.H1069Q（CAC>CAA）是最常见的突变，尤其在欧洲人群中，占比约40-60% [12]。

图3. 威尔逊病（WD）影响多个组织的正常功能 [10]。

ATP7B p.H1069Q突变位于ATP结合域，将第1069位组氨酸替换为谷氨酰胺，使ATP7B的ATPase活性降低，铜转运功能受损 [13-14]。研究表明，该突变蛋白易被内质网相关降解（ERAD）清除，是患者丧失ATP7B功能的主要原因，也是治疗设计的关键靶点 [15]。例如，Prime Medicine正在开发针对p.H1069Q突变的体内基因编辑疗法，并在ATP7B H1069Q全人源化小鼠模型中验证其体内编辑效率及降低肝脏铜含量的效果 [16]。

图4. ATP7B H1069Q全人源化小鼠模型用于基因编辑疗法的临床前验证 [16]。

H1069Q常见程度及40—60%比例需结合原引文的人群与统计口径理解，不推广为全球统一比例。Prime Medicine内容对应2024年资料，不能据此认定使用的是本页赛业产品。

ATP7B人源化与H1069Q点突变模型

为研究ATP7B突变病理机制及开发治疗方案，赛业生物研发B6-hATP7B*H1069Q小鼠模型（产品编号：C001610）。该模型基于B6-hATP7B人源化小鼠（产品编号：I001130），通过基因编辑引入p.H1069Q突变，精准重现人类Wilson病的遗传特征，成为疾病研究和药物开发的理想工具。

部分验证数据如下（详见品系说明书）。

B6-hATP7B*H1069Q及B6-hATP7B小鼠的肝脏和肺部均显著表达人源ATP7B基因，无鼠源Atp7b基因表达；野生型（WT）小鼠则仅表达鼠源Atp7b基因。

图5. B6-hATP7B*H1069Q小鼠、B6-hATP7B小鼠和野生型（WT）小鼠肝脏和肺部基因表达检测。

文献显示，H1069Q突变患者的肝细胞样细胞中，ATP7B mRNA水平正常，但因内质网相关降解（ERAD），蛋白表达仅为正常水平的20%。B6-hATP7B小鼠肝脏显示显著的人源ATP7B蛋白表达，而B6-hATP7B*H1069Q小鼠因ERAD效应增强，蛋白水平低于前者，符合人类患者机制。

图6. B6-hATP7B*H1069Q小鼠、B6-hATP7B小鼠和野生型（WT）小鼠肝脏的蛋白表达检测。

人源与鼠源基因表达验证

肝脏ATP7B蛋白表达验证

上述20%属于所引患者来源肝细胞样细胞研究条件，不能作为本页小鼠的固定比例。本页蛋白表达图支持两模型间表达差异；仅凭该图不能单独证明小鼠蛋白降低直接由ERAD造成，也不能代替铜代谢功能验证。

ATP7B人源化小鼠与条件性基因敲除小鼠有何区别？

模型选择可结合条件性基因敲除原理、基因敲入模型构建与基因敲除模型构建，不能将本页人源化模型改称条件性敲除模型。

模型总结与研究资源

B6-hATP7B*H1069Q小鼠（产品编号：C001610）与B6-hATP7B小鼠（产品编号：I001130）均成功表达人类ATP7B基因，两者在基因表达水平相近，但因ATP7B H1069Q突变蛋白易被ERAD降解，前者体内ATP7B蛋白水平显著低于后者，与人类患者病理一致。该模型精准模拟Wilson病遗传特征，适用于铜代谢、疾病机制及基因编辑疗法研究，为相关领域提供重要支持。

H1069Q人源化点突变模型产品编号 C001610；基础人源化模型产品编号 I001130。本页未展示的肝铜积累、神经症状及治疗响应不能据表达结果补充认定。

可了解动物模型定制、表型分析及技术指南中心。

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