Car4-KO 基因敲除小鼠

Car4，也称为碳酸酐酶IV，是一种在多种细胞类型中表达的蛋白质，包括肺泡上皮细胞、肺毛细血管内皮细胞和嗜酸性粒细胞。Car4属于碳酸酐酶家族，这个家族包含16个成员，它们可逆地催化二氧化碳的水合作用，生成碳酸氢盐和质子。在肺中，Car4的表达与质子和碳酸氢盐在毛细血管内皮细胞中的运输有关，参与气体交换过程。此外，Car4还在肾脏和脑中发挥作用，参与肾小管中的碳酸氢盐重吸收和细胞外缓冲。Car4的表达和功能在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞分化、发育、代谢和疾病发生。

最近的研究表明，Car4在肺泡上皮细胞中表达，并且对肺毛细血管内皮细胞的分化和功能至关重要。Vila Ellis等人在2020年的研究中发现，来自上皮细胞的VEGFA对于肺中特定内皮细胞（EC）群体的形成是必需的。这些内皮细胞由肺泡I型细胞（AT1细胞）表达VEGFA所指定，并通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）被识别为转录上不同的细胞群体，其中约15%的肺ECs具有Car4标记。Car4 ECs具有广泛的细胞突起，并且与AT1细胞之间由一层有限的基底膜分隔，没有中间的周细胞。当上皮细胞中的Vegfa被删除时，Car4 ECs会特异性丢失，导致肺泡空间异常扩大，尽管肌成纤维细胞的形态正常。这些发现支持AT1细胞在肺泡生成中的信号传导作用[1]。

此外，Zhang和Zhou在2022年的研究中报道了两种新的敲入小鼠系Plvap-CreER和Car4-CreER，这些小鼠系可以用于遗传靶向肺中特定的毛细血管内皮细胞群体。Plvap-CreER和Car4-CreER等位基因在tamoxifen的诱导下，在肺中的Plvap+ gCap和CAR4+ aCap中分别介导特定和高效的Cre-loxP重组。这些小鼠系为研究Plvap+和CAR4+细胞在肺稳态、损伤和修复中的细胞命运和功能提供了有用的遗传工具[3]。

在急性肺损伤后，肺毛细血管内皮细胞的异质性在肺泡再生中发挥重要作用。Niethamer等人在2020年的研究中使用单细胞分析技术，在肺泡中鉴定出多个EC群体，包括宏血管内皮细胞（maEC）、微血管内皮细胞（miECs）和一个新的群体，称为Car4-high ECs。Car4-high ECs表达独特的基因特征，并且通过配体-受体分析表明它们能够接收到来自肺泡I型细胞的修复信号。在急性肺损伤后，它们优先定位于肺泡再生区域。流感感染揭示了高度增殖的ECs群体的出现，这些群体可能来自多个miECs群体，并有助于肺损伤后的肺泡再血管化。这些研究揭示了成年肺中ECs异质性的分布，并描述了在急性肺损伤后组织再生所必需的新型EC亚群[4]。

除了在肺中的表达，Car4还在其他细胞类型中发挥作用。例如，Wen等人在2014年的研究发现，在IL-5激活的嗜酸性粒细胞中，Car4的表达显著升高。这些研究结果表明，Car4在调节与过敏性气道炎症相关的肺转录组中发挥重要作用，因此可能对诊断和监测嗜酸性粒细胞反应具有潜在价值[6]。

在肿瘤治疗领域，Car4也被用作治疗靶点。Fang等人在2023年的研究中探讨了使用同种异体双阴性T细胞（DNTs）靶向T细胞恶性肿瘤的可能性。他们发现，CAR4-DNTs在体外和体内对CD4+ T-ALL和PTCL表现出优异的细胞毒性，并且能够有效地渗透肿瘤，延缓肿瘤进展，并延长T-ALL和PTCL异种移植的生存期。这些结果表明，CAR4-DNTs可以有效地靶向T-ALL和PTCL，并支持同种异体CAR4-DNTs作为T细胞恶性肿瘤的过继细胞治疗[2]。

此外，Wang等人在2021年的研究中比较了第二代（BBζ和28ζ）和第三代（28BBζ）碳酸酐酶IX（CAIX）靶向CAR结构，并研究了不同CD4/CD8比例的CAR-T细胞在体外和体内的抗肿瘤效应。结果表明，BBζ在ccRCC小鼠模型中表现出比28ζ和28BBζ CAR-T细胞更好的疗效。这些研究结果表明，BBζ CAR4/8细胞是一种高效、临床可转化的ccRCC细胞疗法[5]。

综上所述，Car4是一种在多种细胞类型中表达的蛋白质，参与调控肺泡上皮细胞、肺毛细血管内皮细胞和嗜酸性粒细胞的分化和功能。Car4在肺泡生成、肺损伤修复和过敏性气道炎症中发挥重要作用。此外，Car4也被用作治疗靶点，用于开发针对T细胞恶性肿瘤和ccRCC的CAR-T细胞疗法。这些研究结果表明，Car4在多种生物学过程中发挥重要作用，并具有潜在的治疗应用价值。