Slc16a8-flox 基因敲除小鼠

SLC16A8是SLC16基因家族中的一个成员，编码一种名为MCT3的乳酸转运蛋白。SLC16基因家族共有14个成员，其中四个成员（SLC16A1、SLC16A3、SLC16A7和SLC16A8）编码单羧酸转运蛋白（MCT1、MCT4、MCT2和MCT3），负责将单羧酸如乳酸、丙酮酸和酮体等物质通过质子偶联转运跨过细胞膜。SLC16A2编码一种高亲和力甲状腺激素转运蛋白（MCT8），SLC16A10编码一种芳香族氨基酸转运蛋白（TAT1）。SLC16基因家族的其他成员的底物和功能尚不清楚。所有家族成员都预测具有12个跨膜螺旋（TMs），胞内C-和N-末端，以及TMs 6和7之间的一个大胞内环。这种结构已被MCT1证实，并已建立了三维模型，提出了可能的分子机制。为了正确表达和活性，MCT1-4需要与basigin或embigin结合，这些是具有一个TMs和2-3个细胞外免疫球蛋白结构域的糖蛋白。SLC16家族成员参与广泛的代谢途径，包括大脑、骨骼肌、心脏和肿瘤细胞的能量代谢、糖异生、T-淋巴细胞活化、肠道代谢、精子发生、胰腺β细胞功能障碍、甲状腺激素代谢和药物转运。MCT1-4具有不同的特性、组织分布和亚细胞定位，这些特性使其适合于这些代谢作用。它们作为药理学靶标的潜力已被认识到，因为已经发现了强大的、特异的MCT1抑制剂，这些抑制剂作为免疫抑制剂药物，通过防止T-淋巴细胞的增殖而起作用。有人建议，开发其他特异性靶向不同MCT亚型的药物，可能为癌症化疗提供一种新的方法[1]。

年龄相关性黄斑变性（AMD）是老年人失明的最常见原因，目前治疗方法有限。一项研究对超过1200万个变异进行了研究，包括163,714个直接基因型，其中大部分是罕见的蛋白质改变变异。分析16,144名患者和17,832名对照者后，确定了52个独立相关的常见和罕见变异（P < 5 × 10(-8)），这些变异分布在34个位点上。尽管湿性和干性AMD亚型表现出主要共享的遗传学特征，但研究者在MMP9附近发现了与湿性AMD特异性相关的第一个遗传学信号（差异P值= 4.1 × 10(-10)）。CFH、CFI和TIMP3中非常罕见的编码变异（频率<0.1%）表明这些基因具有病因学作用，正如SLC16A8中的一种剪接变异所示。该研究的结果支持了稀有编码变异可以精确地确定已知遗传位点内因果基因的假设，并说明了系统地检测新位点需要非常大的样本量[2]。

年龄相关性黄斑变性（AMD）是一种致盲性疾病，大多数患者仍然无法治疗。由于该病影响视网膜中心的黄斑，这是灵长类动物特有的结构，因此，研究AMD的病理生理学和开发疗法的啮齿动物模型非常有限。因此，我们对AMD的理解主要依赖于强调许多位点风险等位基因的遗传学研究。研究人员正在研究SLC16A8基因中与风险等位基因相关的代谢失衡的可能性，该基因编码视网膜色素上皮（RPE）特异性乳酸转运蛋白MCT3，以及其对视觉的影响。首先，研究者在基因组关联研究中发现了一种罕见的SLC16A8等位基因的跨上皮乳酸转运缺陷。从携带这种等位基因的两个拷贝的独特患者中产生了诱导多能干细胞（iPSCs）。在体外将iPSCs分化为RPE细胞并进行表征后，研究者表明，罕见的等位基因导致SLC16A8基因的第二个内含子的保留，导致MCT3蛋白的缺失。使用生化测定法，研究者证明这些细胞在跨上皮乳酸转运方面存在缺陷[3]。

年龄相关性黄斑变性（AMD）是一种复杂的神经退行性疾病，是全世界视力障碍的主要原因，具有强烈的遗传成分。遗传学研究已确定几个位点，但很少具有功能特征的因果基因。研究者强调了多条证据线，表明SLC16A8在AMD中具有病因学作用，该基因编码MCT3，这是一种视网膜色素上皮（RPE）特异性乳酸转运蛋白。首先，在无偏见的、全基因组分析中，研究者显示多个SLC16A8稀有变异与AMD风险相关，证实了AMD稀有变异研究中先前报道的边缘显著结果。其次，研究者报告了一个三代家庭中的新型SLC16A8突变，该家庭患有早发性黄斑变性。最后，多种模式生物中的异常表达显示出视网膜功能和结构的后果。这项研究强调了SLC16A8和乳酸调节对视网膜外层/RPE健康的重要作用，并为AMD的治疗提供了潜在的新治疗机会[4]。

青少年特发性脊柱侧凸（AIS）是主要的遗传性脊柱侧凸，导致脊柱畸形，但没有椎体畸形。然而，AIS的分子病因尚不清楚。使用基因组/外显子测序，研究者研究了368名严重AIS（Cobb角>40°）患者和3794名来自汉族人群的对照者。研究者进行了基于基因和基于通路的加权稀有变异关联测试，以评估基因和已建立的生物学通路的突变负荷。从14名AIS患者和15名对照者中获得的肌肉组织的差异表达分析用于验证。SLC16A8是一种与视网膜葡萄糖代谢相关的乳酸转运蛋白，被确定为新的严重AIS相关基因（p=3.08E-06，假发现率=0.009）。大多数携带有害SLC16A8变异的AIS病例在脊柱侧凸之前表现出早发性高度近视。基于通路的负荷测试还显示，多种碳水化合物代谢途径，特别是半乳糖代谢途径中存在显著的富集。在这些基因中具有有害变异的患者表现出显著更大的脊柱曲线。与AIS病例和对照者相比，与分解代谢过程和营养反应相关的基因表现出不同的表达，这加强了研究者的基因组发现。这项研究揭示了遗传变异在碳水化合物代谢在AIS发展中发挥的关键作用，为AIS的病因学和潜在治疗提供了新的见解[5]。

AMD是一种复杂的眼部疾病，主要发生在老年人群中。到目前为止，已经发现大约53个遗传位点与AMD病理相关。AMD的发病机制正在越来越多地被了解为通过CFH介导的途径以外的机制进展。因此，研究者当前的研究旨在通过分析基因的表达水平来研究基因。研究者招募了大约50名AMD患者和相同数量的年龄匹配对照者。研究者通过多重连接探针扩增（MLPA）分析了CFH基因的复制和删除，发现AMD患者中没有CFH基因的复制和删除。研究者还评估了CFH阴性AMD病例（即CFH基因没有复制和删除）中IER-3、SLC16A8、LIPC和TIMP-3的表达水平，并在AMD和对照者中检查了这些基因。研究者发现，LIPC、SLC16A8和TIMP-3的表达水平在两组中与AMD病理显著相关（LIPC：P=0.008，SLC16A8：P<0.001，TIMP-3：P<0.001）。然而，研究者没有发现IER-3水平在AMD和对照者之间存在显著差异。因此，研究者当前研究的证据表明，AMD的病理可能通过与其他遗传位点相关的机制途径介导[6]。

为了识别与晚期年龄相关性黄斑变性（AMD）相关的常见、低频和罕见变异，研究者使用了全基因组测序（WGS）。研究者获得了2123名晚期AMD患者（参与晚期AMD临床试验的参与者）和2704名对照者（参与哮喘（N = 2518）和阿尔茨海默病（N = 186）临床试验的参与者）的WGS数据，并进行联合基因分型，然后对数据集进行质量控制。对鉴定出的所有常见、低频和罕见变异进行了单变异关联分析。使用SKAT-O对罕见和低频变异进行了基于基因的测试，并根据假定的效应信息将变异分为三组：（1）所有变异，（2）修饰效应变异，（3）高和中效应变异。为了确定识别的关联与先前报道的AMD和哮喘位点无关，研究者进行了条件分析。先前在CFH、ARMS2/HTRA1、APOE和C3位点发现的AMD变异与AMD的全基因组显著性水平相关。研究者发现，在PARK7基因附近和长非编码RNA AC103876.1中的常见变异，以及在TENM3基因附近的罕见变异有新的单变异关联。此外，基于基因的关联分析在八个基因间和基因跨区域中发现了修饰变异的负荷，在C3、CFHR5、SLC16A8和CFI基因中发现了高和中效应变异的负荷。研究者描述了迄今为止AMD中最大的WGS研究。研究者证实了先前发现的关联，并发现了几个新的关联，这些关联值得在进一步的研究中进行探索[7]。

综述：SLC16A8基因编码MCT3，这是一种视网膜色素上皮（RPE）特异性乳酸转运蛋白。SLC16A8在多种生物学过程中发挥重要作用，包括能量代谢、甲状腺激素代谢、药物转运等。SLC16A8基因的变异与多种疾病相关，包括年龄相关性黄斑变性（AMD）、青少年特发性脊柱侧凸（AIS）、乳腺癌和卵巢癌等。研究表明，SLC16A8基因的罕见变异和剪接变异与AMD风险增加相关，SLC16A8基因的表达与AIS的严重程度和预后相关。此外，SLC16A8基因的表达与乳腺癌和卵巢癌的预后相关。因此，SLC16A8基因在多种疾病的发生和发展中发挥重要作用，为这些疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略[1-7]。