揭秘生命的“搬运工”：ABC转运蛋白家族及其疾病小鼠模型大合集

在生命的微观世界里，细胞内外物质的精确交换是维持生命活动的关键。这一过程依赖于一类不可或缺的“超级搬运工”——ATP结合盒（ATP-binding cassette, ABC）转运蛋白超家族。它们如同细胞膜上的高效泵，广泛分布于各类生物体中，利用ATP水解提供的能量，将各种底物跨膜运输，包括营养物质、关键离子、治疗药物，乃至有害的毒素，从而确保细胞生理功能的稳健运行 ^[1]。

 

ATP结合盒（ABC）脂质转运体的定位 ^[2]。

 

ABC转运蛋白：细胞世界的“多面手”

人类基因组中已鉴定出48个ABC转运蛋白编码基因，这些基因根据其序列同源性和结构域组织被巧妙地分为了7个亚家族，即ABCA到ABCG。每个亚家族的成员在生物学过程中发挥着独特的功能，从药物耐药到脂质代谢、免疫反应等多种过程都与之密切相关。然而，当这些基因发生突变时，可能会导致一系列遗传性疾病，例如囊性纤维化、Stargardt病、X连锁肾上腺脑白质营养不良（X-ALD）和进行性家族性肝内胆汁淤积症（PFIC）等 ^[3-4]。

 

 

基因	相关疾病	主要特征
ABCA4	Stargardt病（STGD）	视网膜色素上皮中脂褐素积累，导致黄斑变性和视力丧失
ABCD1	X连锁肾上腺脑白质营养不良（X-ALD）	长链脂肪酸积累，破坏神经系统髓鞘，引起神经功能障碍
ABCB4	进行性家族性肝内胆汁淤积症3型（PFIC3）	磷脂转运缺陷，导致胆汁淤积和肝损伤
ABCB1	多重药物耐药及血脑屏障功能异常	P-糖蛋白功能丧失，影响药物在脑内的分布

ABC转运体相关疾病 ^[5]

 

为深入理解ABC基因家族的功能及其与疾病的关联，赛业生物开发了多种小鼠模型。这些模型通过敲除特定ABC基因，模拟人类疾病的生化和病理特征，为研究疾病机制和开发新疗法提供了宝贵的实验平台。

 

Abca4 KO小鼠：Stargardt病研究模型

Stargardt病（STGD）作为最常见的遗传性单基因视网膜疾病，其患病率约为1/8,000~1/10,000，主要元凶直指ABCA4基因突变。ABCA4蛋白在视网膜中扮演着“清道夫”的角色，负责清除视觉循环中产生的毒性副产物，例如N-视黄基磷脂酰乙醇胺和脂褐素A2E。一旦其功能缺失，这些毒性物质便会在视网膜色素上皮中肆意积累，破坏光敏细胞，引发中央视力丧失 ^[6]。

 

Abca4 KO小鼠（产品编号：I001134）为基因敲除模型，已被广泛应用于探究STGD的发病机制，并为评估前沿的基因疗法（如AAV基因疗法）提供了可靠的体内平台。RT-qPCR检测显示，Abca4 KO小鼠的肝脏、眼球、肾脏和脑组织中均不存在Abca4基因的表达。

 

 

6周龄纯合Abca4 KO小鼠和野生型小鼠（WT）的基因表达检测结果。

 

赛业生物ABCA4基因相关眼科疾病研究模型

产品编号	产品名称	类型	品系背景
I001134	Abca4 KO	基因敲除	C57BL/6JCya
C001551	B6-hABCA4	人源化	C57BL/6JCya
I001210	B6-hABCA4*c.5461-10T>C	人源化点突变	C57BL/6JCya

 

FVB-Abcb4 KO小鼠：PFIC3研究经典模型

进行性家族性肝内胆汁淤积症3型（PFIC3）是一种罕见的、致命的常染色体隐性遗传性肝病。PFIC3由ABCB4基因突变引起，导致MDR3蛋白（小鼠为MDR2）功能障碍，造成磷脂酰胆碱（PC）转运障碍，胆汁中PC水平降低，胆盐浓度升高，引发胆汁淤积和肝细胞损伤 ^[7]。研究证实，Abcb4基因敲除小鼠能精确再现人类PFIC3的病理表型。值得注意的是，不同小鼠品系对疾病的严重程度和进展展现出显著差异。C57BL/6背景的Abcb4-KO小鼠因胆汁中胆盐毒性相对较低，其病理表型较为温和，通常需要额外添加疏水性胆盐才能诱导出更接近人类PFIC3的症状 ^[8-10]。而FVB背景的Abcb4-KO小鼠则无需特殊饮食即可重现大多数人类PFIC3的生物标志物和病理特征，使其成为该领域研究的优选模型。

 

FVB-Abcb4 KO小鼠（产品编号：C001590）通过敲除FVB小鼠的Abcb4基因，实现了该基因及其蛋白表达的完全缺失。该模型表现为肝脏肿大、肝功能损伤指标升高、总胆红素升高。组织病理学检查显示肝细胞坏死、炎性细胞浸润、结缔组织增生、胆管增生及肝脏纤维化等特征。

 

①肝脏形态：FVB-Abcb4 KO小鼠的肝脏明显增大。

 

FVB野生型小鼠（WT）与FVB-Abcb4 KO小鼠肝脏形态对比（6周龄）

 

②肝功能指标：FVB-Abcb4 KO小鼠的谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）显著升高，提示肝实质损害；碱性磷酸酶（ALP）和总胆红素（T-BIL）水平显著升高，表明存在胆汁淤积性黄疸等特征。

 

FVB野生型小鼠（WT）与FVB-Abcb4 KO小鼠肝功能指标对比（6周龄）。

 

③肝脏组织学病理：H&E染色和Masson染色结果显示，与野生型小鼠相比，FVB-Abcb4 KO小鼠肝脏呈现细胞坏死、结缔组织增生、炎性细胞浸润、胆管增生增多、胶原纤维增生和纤维化、纤维间隔形成以及相邻汇管区间的纤维桥接等多种人类PFIC3疾病症状。

 

野生型小鼠与FVB-Abcb4 KO小鼠肝脏H&E染色及病理评分和Masson染色对比。

 

FVB-Abcb1a & Abcb1b DKO小鼠：血脑屏障研究利器

ABCB1基因（人类中称为MDR1，小鼠对应Abcb1a和Abcb1b）编码的P-糖蛋白是构建血脑屏障（BBB）的关键组分。它如同大脑的“守门员”，负责将各种外源物质（包括药物）有效地泵出大脑，从而保护中枢神经系统免受潜在毒性物质的侵害。在小鼠体内，Abcb1a和Abcb1b这两个同源基因的功能与人类MDR1高度相似，因此同时敲除这两个基因，便能有效模拟血脑屏障功能障碍的状态。

 

FVB-Abcb1a & Abcb1b DKO (Mdr1a/b KO)小鼠（产品编号：C001493）通过精准敲除人ABCB1基因在小鼠体内的同源基因，使得小鼠体内完全缺失MDR1蛋白的表达。该模型在血脑屏障通透性相关疾病研究以及抗肿瘤药物多药耐药性等前沿领域展现出巨大潜力，是探索药物递送、神经系统疾病治疗策略的理想工具。RT-qPCR结果显示，小鼠脑部Abcb1a基因和Abcb1b基因的表达几乎完全缺失。

 

野生型小鼠（WT）和FVB-Abcb1a & Abcb1b DKO (Mdr1a/b KO)小鼠的基因表达检测结果。

 

Abcd1 KO小鼠：X-ALD研究模型

X连锁肾上腺脑白质营养不良（X-ALD）是一种严重的过氧化物酶体疾病，其病因在于ABCD1基因突变。该突变导致长链脂肪酸（VLCFAs）在组织中异常积累，如同腐蚀剂般破坏神经系统的髓鞘，进而引发一系列严重的神经功能障碍。X-ALD主要表现出两种临床表型：更为严重的儿童期脑肾上腺白质营养不良（CCALD）和相对常见的肾上腺髓神经病变（AMN） ^[11]。

 

Abcd1 KO小鼠（产品编号：C001777）作为一款精准的基因敲除模型，为深入探究X-连锁肾上腺脑白质营养不良（X-ALD）的致病机制以及开发创新的治疗手段提供了坚实的实验基础。RT-qPCR结果显示，Abcd1 KO小鼠的脑、肾上腺、脊髓、肝、肾、睾丸和十二指肠中未检测出Abcd1基因表达。

 

野生型（WT）小鼠与Abcd1 KO小鼠的基因表达检测结果（7周龄，半合，雄鼠）。

 

结语

ABC转运蛋白家族在维持细胞生理功能和疾病发生中扮演着至关重要的角色。通过开发和利用诸如Abca4 KO、FVB-Abcb4 KO、FVB-Abcb1a & Abcb1b DKO和Abcd1 KO等小鼠模型，研究人员能更深入地理解疾病机制，并为新疗法的开发提供宝贵的实验平台。随着基因疗法和精准医学的不断进步，这些模型将继续在转化医学中发挥关键作用。

 

ABC转运蛋白（ATP结合盒转运蛋白）是生物界最庞大且最古老的跨膜转运蛋白超家族，利用ATP水解能量驱动底物跨膜运输，在物质转运、抗逆性、耐药性等生命过程中发挥核心作用。赛业生物可提供ABC家族基因敲除细胞模型为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。

 

赛业免疫细胞模型

 

商品类型	服务编号	产品名称	产品规格	细胞名称	细胞类型
敲除细胞系	SY-KO-00149	Human ABCA13 knockout MKN45 GnTI cell line	1*10^6	人胃癌细胞	半贴半悬细胞
敲除细胞系	SY-KO-00213	Human ABCA13 knockout MGC-803 cell line	1*10^6	人胃癌细胞	贴壁细胞

 

参考文献

• Wilkens S. Structure and mechanism of ABC transporters. F1000Prime Rep. 2015 Feb 3;7:14.
• Tarling EJ, de Aguiar Vallim TQ, Edwards PA. Role of ABC transporters in lipid transport and human disease. Trends Endocrinol Metab. 2013 Jul;24(7):342-50.
• Dean M, Rzhetsky A, Allikmets R. The human ATP-binding cassette (ABC) transporter superfamily. Genome Res. 2001 Jul;11(7):1156-66.
• Vasiliou V, Vasiliou K, Nebert DW. Human ATP-binding cassette (ABC) transporter family. Hum Genomics. 2009 Apr;3(3):281-90.
• Jassal, B, Moitra, K, Shukla, S. ABC transporter disorders [Internet]. Reactome. 2014 [cited 2025-07-09]. Available from: https://reactome.org/content/detail/R-HSA-5619084. DOI: 10.3180/r-hsa-5619084.3
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• Smit JJ, Schinkel AH, Oude Elferink RP, Groen AK, Wagenaar E, van Deemter L, Mol CA, Ottenhoff R, van der Lugt NM, van Roon MA, et al. Homozygous disruption of the murine mdr2 P-glycoprotein gene leads to a complete absence of phospholipid from bile and to liver disease. Cell. 1993 Nov 5;75(3):451-62.
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