Asph-KO 基因敲除小鼠

ASPH（Aspartate β-hydroxylase）基因编码一种在细胞内发挥重要功能的酶。ASPH在正常成人组织中通常处于沉默状态，但在癌症发生过程中重新出现，其功能对于生成和维护恶性肿瘤表型至关重要。ASPH通过物理相互作用与Notch受体、配体（JAGs）和调节因子（ADAM10/17）相互作用，激活Notch级联反应，为合成和释放促转移性外泌体提供原始材料（尤其是MMPs/ADAMs）。这些外泌体协调了EMT（上皮-间质转化）、二维/三维侵袭、干细胞特性和血管生成，以及前转移生态位形成[1]。在乳腺癌中，ASPH的表达从原位病变到侵袭性/晚期导管癌逐渐升高。ASPH的中等至高表达与更具有侵袭性的分子亚型（如TNBC或Her2扩增）、早期复发/进展和不良预后（总体生存和疾病无进展生存率降低）相关[1]。ASPH的表达与Notch信号通路成分的表达呈正相关，这表明ASPH-Notch轴在乳腺癌发生中发挥功能性作用[1]。ASPH-Notch轴指导特定的外泌体选择性地增强多方面的转移[1]。ASPH的促癌/促转移特性对于乳腺癌的发生/进展至关重要，揭示了一个潜在的治疗靶点[1]。

ASPH基因在调节骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化和细胞衰老中发挥重要作用。ASPH在成骨标记物中呈正相关，并且在BMSCs中缺失ASPH会抑制成骨分化的能力。在衰老和细胞衰老过程中，ASPH的表达在体外逐渐降低。ASPH的缺乏会加速BMSCs的细胞衰老，而ASPH的过表达则会增强成骨分化的能力并抑制细胞衰老。机制上，ASPH通过Gsk3β介导的Wnt信号通路进行调节[2]。这些发现表明ASPH可能参与年龄相关骨丢失的发病机制，通过调节细胞衰老和成骨分化，为治疗年龄相关骨丢失提供了新的见解[2]。

ASPH基因的变异会导致运动性热病（EHI）和恶性高热（MH）的易感性。EHI和MH是与肌肉分解相关的危及生命的状况，这些状况与挥发性麻醉剂、运动和高环境温度等触发因素有关。研究人员发现，在五名个体中，ASPH基因中存在罕见的、致病的杂合变异，这些变异编码的是junctin，这是一种调节兴奋-收缩偶联的调节因子。通过使用CRISPR编辑的C2C12肌管和转基因斑马鱼等正交的先临床模型验证了这些变异的致病性。结果表明，ASPH变异是EHI和MH易感性的新原因[3]。

ASPH基因与房室结折返性心动过速（AVNRT）相关。AVNRT是最常见的阵发性室上性心动过速（PSVT）表现。全外显子测序（WES）在82名AVNRT患者和100名对照者中进行。在95个参考基因中，在48个基因中发现了126个稀有变异（次要等位基因频率<0.001）。基因折叠分析和通路富集分析揭示了六个与AVNRT相关的功能性通路，包括神经系统和神经递质释放周期以及离子通道和心脏传导。通过结合蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）分析，确定了10个候选基因，包括RYR2、NOS1、SCN1A、CFTR、EPHB4、ROBO1、PRKAG2、MMP2、ASPH和ABCC8[4]。ASPH基因的变异可能与AVNRT的发病机制有关，需要进一步的研究来阐明其具体作用机制[4]。

ASPH基因在侵袭性乳腺癌中的表达显著高于正常组织。ASPH基因启动子的甲基化率与E-钙粘蛋白和肿瘤大小相关。ASPH基因的mRNA表达和启动子甲基化率可能在乳腺癌的发生和进展中发挥作用[5]。ASPH基因的表达和启动子甲基化状态与乳腺癌的临床病理特征相关，可能为乳腺癌的诊断和治疗提供新的思路[5]。

ASPH基因在人类恶性胶质瘤中表达上调，并且可能与肿瘤分级相关。在人类星形细胞瘤活检标本中，GBM与ASPH和HIF1α的最高水平相关，并且这两种蛋白在缺氧区域比在常氧区域分布更丰富。TCGA数据库分析显示，GBM的间充质亚型中ASPH的表达水平更高，这与更具有侵袭性和侵袭性行为相关。体外实验表明，针对ASPH的催化活性的小分子抑制剂可以显著降低GBM的存活率和定向迁移能力[6]。这些发现表明，ASPH表达的增加可能作为胶质瘤的预后生物标志物，并且ASPH可能是GBM治疗的一个潜在靶点[6]。

ASPH基因在胰腺导管腺癌（PDAC）的转移中发挥重要作用。ASPH使胰腺癌细胞表现出更具侵袭性的表型，包括EMT、二维/三维侵袭、侵袭足形成/成熟/功能，以及干细胞特性（癌症干细胞标记上调和胰腺球形成）。机制上，ASPH通过直接与ADAM12/ADAM15的物理相互作用激活SRC级联反应，而不依赖于FAK。ASPH-SRC轴使侵袭足的构建成为可能，并启动MMP介导的ECM降解/重塑，作为侵袭性的执行者。在PDAC的PDX模型中，ASPH促进原发肿瘤的发展和肺转移，而针对ASPH酶活性的第三代小分子抑制剂可以阻止这种作用。ASPH、ADAM12、活化的SRC和MMPs的表达水平与胰腺癌患者的总体生存率缩短相关[7]。ASPH-SRC轴在PDAC的多步转移中至关重要，可能是一个有希望的治疗靶点[7]。

ASPH基因与Ectopia Lentis（EL）相关，这是一种由于ASPH基因变异引起的综合征。研究人员在中国人群中发现了一种新的错义变异和一种反复出现的无义变异。这些患者表现出经典的ocular和facial dysmorphisms，并且具有双侧前移位的晶状体。单细胞RNA测序（scRNA-seq）表明，ASPH与FBN1、FBN2和LTBP2在非色素睫状上皮细胞中共表达。分子建模模拟表明，错义变异p.G692D与cb EGF样结构域的亲和力增加，导致钙结合结构域不稳定。基因型-表型分析表明，具有心脏受累的患者均携带双等位基因截断变异[8]。这些发现为ASPH相关疾病的基因型-表型特征提供了新的见解，并表明ASPH可能在EL的发病机制中发挥作用[8]。

ASPH基因的变异与一种罕见的Traboulsi综合征相关，这是一种常染色体隐性遗传疾病。研究人员发现了一种新的杂合变异，导致基因的过早截断，以及一种已知的致病性变异。这些变异可能导致与心脏功能障碍相关的Traboulsi综合征的罕见表现[9]。这些发现为Traboulsi综合征的遗传基础提供了新的见解，并强调了ASPH在疾病发生中的潜在作用[9]。

ASPH基因在头颈部鳞状细胞癌（HNSCC）中表达上调，并且可能调节肿瘤细胞的侵袭性。ASPH在HNSCC肿瘤中的表达高于相邻的正常组织，并且与肿瘤分期无关。ASPH抑制剂MO-I-1151可以显著降低HNSCC细胞的迁移和侵袭能力。MO-I-1151与HfFucCS（一种抑制侵袭性阻断的肝素6-O-内磺酸酯酶活性的抑制剂）的联合使用在HNSCC细胞单层和CAF共培养的球体中表现出相加作用，限制了侵袭。这些发现表明，ASPH是HNSCC肿瘤中的丰富蛋白，并且ASPH抑制剂MO-I-1151可以有效地降低CAF介导的细胞侵袭能力[10]。这些发现为HNSCC的治疗提供了新的思路，并且ASPH可能是一个有希望的治疗靶点[10]。

综上所述，ASPH基因在多种生物学过程中发挥重要作用，包括细胞转移、成骨分化、细胞衰老、心脏传导、肿瘤发生和发育。ASPH基因的变异与多种疾病相关，包括乳腺癌、胶质瘤、PDAC、Ectopia Lentis和Traboulsi综合征。ASPH基因的表达和功能可能为这些疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。未来需要进一步的研究来阐明ASPH在疾病发生中的具体作用机制，并开发基于ASPH的治疗方法。