Prss1-KO 基因敲除小鼠

PRSS1，也称为阳离子胰蛋白酶原，是一种重要的消化酶前体。它在胰腺中产生，并在消化过程中被激活，以帮助分解蛋白质。PRSS1基因的突变与遗传性胰腺炎的发生密切相关。此外，PRSS1基因的拷贝数增加和调节变异也可能通过基因剂量效应增加胰腺炎的风险。研究表明，增加的胰蛋白酶原基因剂量与胰腺炎风险之间存在正相关关系，这突出了野生型胰蛋白酶原表达失调在胰腺炎发病机制中的重要作用。因此，下调胰蛋白酶原在胰腺中的表达可能成为胰腺炎的潜在治疗和/或预防策略[1]。

慢性胰腺炎（CP）是一种慢性炎症和纤维化性疾病，其发病率在美国成年人中为42至73/100,000。CP的发病机制被认为是由遗传和环境因素共同作用的结果。环境因素，如酗酒和吸烟，都与CP的发生有关。此外，约28%至80%的CP患者被归类为“特发性CP”，其中高达50%的患者携带胰蛋白酶抑制剂基因（SPINK1）或囊性纤维化跨膜电导调节因子（CFTR）基因的突变。大约1%的CP患者可能患有遗传性胰腺炎，与阳离子胰蛋白酶原（PRSS1）基因突变相关。CP的长期并发症包括糖尿病和胰腺外分泌不足。诊断通常基于胰腺钙化、导管扩张和萎缩，可通过影像学检查如CT或MRI进行。治疗主要包括戒酒、戒烟、疼痛控制、补充胰腺酶和抗氧化剂，以及对于某些患者可能需要通过ERCP或手术进行胰管引流[2]。

在俄罗斯的一项研究中，研究人员分析了105名CP患者的基因型，并与76名无胰腺炎临床表现的个体进行了比较。他们使用下一代测序技术对PRSS1、SPINK1、CTRC、CFTR和CPA1基因的所有外显子和外显子-内含子边界进行了靶向测序。结果显示，61%的CP患者存在遗传风险因素。在以下基因中发现了与CP风险相关的致病和可能致病变异：CTRC（37.1%的患者）、CFTR（18.1%）、SPINK1（8.6%）、PRSS1（8.6%）和CPA1（6.7%）。这些研究结果表明，确定CP的遗传原因是预测疾病进程、在先证者亲属中采取预防措施，以及在未来为患者提供个性化治疗的重要一步[3]。

遗传性胰腺癌与家族和遗传性癌症综合征相关。多基因面板检测发现BRCA1/2、PALB2、ATM、TP53、MLH1、STK11/LKB1、APC、CDKN2A和SPINK1/PRSS1等基因的种系变异与胰腺癌风险相关。最新的全基因组关联研究揭示了胰腺癌患者中常见但风险较低的种系变异。对于有家族史或携带这些种系致病变异的高风险个体，建议进行积极的胰腺监测，以提高胰腺癌的检测率和预后。由于PARP抑制剂已被证明可以有效改善BRCA阳性胰腺癌的预后，以及遗传性乳腺癌和卵巢癌综合征，因此PARP抑制剂治疗目前正被应用于携带BRCA1/2种系变异的胰腺癌患者。这些研究强调了监测胰腺癌中种系致病变异的重要性，并有望提高胰腺癌的诊断和预防，以及促进有效治疗策略和精准医疗的发展[4]。

在一项大规模的中国CP队列研究中，研究人员对1061名汉族CP患者和1196名对照者进行了四种与CP相关的基因（SPINK1、PRSS1、CTRC和CFTR）的靶向下一代测序。他们还将患者分为三个亚组：特发性CP（ICP）、酒精性CP（ACP）和吸烟相关CP（SCP）。研究发现，在535（50.42%）名CP患者中发现了SPINK1、PRSS1、CTRC和/或CFTR基因的罕见致病基因型，但在仅71（5.94%）名对照者中发现了这些基因型（优势比=16.12；P<0.001）。突变阳性患者的疾病发作和胰腺结石、糖尿病和脂肪泻的诊断中位年龄明显早于突变阴性ICP患者。在ICP、ACP和SCP患者中，致病基因型的发生率分别为57.1%、39.8%和32.1%，并影响了所有亚组中疾病的发作年龄和临床结果。这些研究结果表明，SPINK1、PRSS1、CTRC和CFTR基因中的罕见致病变异对CP的发作年龄和临床结果有显著影响，并且还发现了广泛的基因-环境相互作用[5]。

PRSS1是第一个被报道的CP基因。PRSS1变异的存在，包括获得功能（GoF）和获得蛋白质毒性（GoP）的病理PRSS1变异，以及PRSS1变异在从单基因到多因素的CP亚型中的存在，使得PRSS1变异的分类非常具有挑战性。研究人员对所有已报道的PRSS1变异（主要来自两个数据库）进行了手动审查，并对其临床遗传学、功能分析和人群等位基因频率进行了评估。他们根据我们最近提出的基于ACMG/AMP指南的七分类系统，按照变异类型和病理机制对这些变异进行了分类。总共分析了100个不同的种系PRSS1变异，包括3个拷贝数变异（CNV）、12个5'和3'变异、19个内含子变异、5个无义变异、1个移码缺失变异、6个同义变异、1个框内重复、3个基因转换和50个错义变异。基于临床遗传学、功能分析、人群数据和计算机分析，他们将26个变异（所有3个CNV、框内重复、所有3个基因转换和19个错义变异）分类为“致病”，3个变异（错义变异）分类为“可能致病”，5个变异（4个错义变异和1个启动子变异）分类为“易感”，13个变异（所有错义变异）分类为“意义不明确”，2个变异（错义变异）分类为“可能良性”，其余51个变异分类为“良性”。这些研究为PRSS1变异的分类提供了专家视角，并为重新分类ClinVar注册的PRSS1变异以及提供报告PRSS1变异的最佳指南/标准提供了重要参考[6]。

突变型PRSS1的表达会加剧小鼠的胰腺炎。研究人员研究了在胰腺腺泡细胞中表达突变型人类PRSS1（PRSS1R122H）的影响。他们表达了具有和没有编码R122H突变的PRSS1形式，并使用全长胰腺弹性蛋白酶基因启动子进行控制。没有表达这些转座子的小鼠被用作对照。小鼠接受了注射caerulein以诱导急性胰腺炎或注射脂多糖以诱导慢性胰腺炎。其他组的小鼠被喂以乙醇或高脂肪饮食以诱导胰腺炎。通过组织学、免疫印迹、实时聚合酶链反应和免疫组织化学分析收集并分析了胰腺。在胰腺匀浆中测量了胰蛋白酶酶活性和糜蛋白酶酶活性。收集了血液，并测量了血清淀粉酶活性。表达PRSS1或PRSS1R122H转基因的胰腺组织中有炎症的焦点区域；这些病变在表达PRSS1R122H的小鼠中更为明显。表达PRSS1或PRSS1R122H的胰腺组织中，热休克蛋白70和核因子（红细胞衍生2）样2的水平升高，而糜蛋白酶C的水平降低，与对照小鼠相比。PRSS1或PRSS1R122H表达的增加导致胰腺组织中焦点损伤增加，并在注射caerulein后急性胰腺炎的严重程度增加。给予脂多糖加剧了表达PRSS1R122H的小鼠的炎症，与表达PRSS1或对照小鼠相比。在喂食乙醇或高脂肪饮食后，表达PRSS1R122H的小鼠的胰腺炎比表达PRSS1或对照小鼠更为严重。表达PRSS1R122H的胰腺组织中有更多的DNA损伤、细胞凋亡和胶原沉积，以及比表达PRSS1或对照小鼠更高的胰蛋白酶活性和炎症细胞浸润。这些研究结果表明，表达编码PRSS1R122H的转座子的小鼠促进了炎症并增加了胰腺炎的严重程度，与表达PRSS1或对照小鼠相比。这些小鼠可以用于建立人类遗传性胰腺炎的模型，并可用于研究脂多糖、乙醇或高脂肪饮食诱导胰腺炎的机制[7]。

综上所述，PRSS1基因的突变与遗传性胰腺炎的发生密切相关。PRSS1基因的拷贝数增加和调节变异也可能通过基因剂量效应增加胰腺炎的风险。研究表明，增加的胰蛋白酶原基因剂量与胰腺炎风险之间存在正相关关系，这突出了野生型胰蛋白酶原表达失调在胰腺炎发病机制中的重要作用。此外，PRSS1变异在慢性胰腺炎的发作年龄和临床结果中起着重要作用，并且还与遗传性胰腺癌的风险相关。这些研究结果为胰腺炎的诊断、预防和治疗提供了重要的理论基础，并为胰腺癌的精准医疗提供了新的思路和策略。