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近年來,大規(guī)模的基因組測序工作已識別出一些罕見的編碼變異,這些變異位于富含甘油三酯的脂蛋白(TRL)清除途徑中的基因內(nèi),且能獨立于低密度脂蛋白膽固醇(#LDL-C)水平降低冠狀動脈疾病(#CHD)的風(fēng)險。深入探究這些變異的保護(hù)機制,有望推動降低TRL水平新療法的開發(fā)。APOC3基因編碼的載脂蛋白C-III(apoC-III)是抑制 #甘油三酯(TG)脂解和殘余TRL清除的關(guān)鍵因子。
本研究聚焦于APOC3 Ala43Thr(A43T)變異體,它是唯-一已知的能降低TG水平并保護(hù)免受CHD風(fēng)險的APOC3錯義變異體。
研究發(fā)現(xiàn),#APOC3 A43T雜合子人類及表達(dá)人APOC3 A43T的鼠類,均展現(xiàn)出顯著降低的循環(huán) #apoC-III 水平。在鼠類中,這種降低歸因于A43T apoC-III與脂蛋白結(jié)合能力的下降以及游離apoC-III腎溶菌作用的加速。此外,TRLs中apoC-III含量的降低促進(jìn)了循環(huán)TRLs的清除。
基于這一保護(hù)機制,研究團(tuán)隊開發(fā)出一種單克隆抗體,該抗體針對脂蛋白結(jié)合的人類apoC-III,能促進(jìn)表達(dá)人類APOC3的鼠類中循環(huán)apoC-III的清除,并在體內(nèi)增強 #TRL 的溶菌作用。這些發(fā)現(xiàn)揭示了APOC3中的錯義變異體如何通過降低循環(huán)TG水平起到保護(hù)作用,為開發(fā)降低apoC-III水平和循環(huán)TRL負(fù)擔(dān)的新治療手段提供了可能。
研究方法
1. 人類樣本篩選與基因分型
研究者通過外顯子組測序篩選APOC3 A43T變異體攜帶者,分別在Penn High HDL-C研究(HHDL)隊列和賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)生物樣本庫隊列中進(jìn)行。HHDL隊列納入HDL-C水平高于一般人群90%分位數(shù)的個體,而生物樣本庫隊列則包含HDL-C水平分布正常的個體。
通過Exome Chip SNP基因分型陣列對參與者進(jìn)行APOC3 A43T變異體的基因分型,并利用Sanger測序進(jìn)行驗證。
2. 血脂及載脂蛋白水平測定
對APOC3 A43T變異體攜帶者及其年齡、性別、祖先背景相匹配的非攜帶者進(jìn)行血脂及載脂蛋白水平測定。
使用Axcel臨床自動分析儀測量血漿總膽固醇、HDL-C、TG、apoC-III、apoA-I、apoB和apoE水平,非HDL-C水平通過總膽固醇與HDL-C水平的差值計算得出。
3. 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)測定
鑒于無商業(yè)免疫分析法能區(qū)分野生型與A43T突變型apoC-III,研究者采用
LC-MS/MS技術(shù)實現(xiàn)對人類血漿樣本中apoC-III的等位基因特異性定量。
通過AspN蛋白酶消化血漿蛋白生成肽段,經(jīng)氧化處理后,利用選擇性反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)測量肽段相對豐度,進(jìn)而計算出血漿樣本中野生型與突變型apoC-III濃度。
4. 小鼠模型構(gòu)建與實驗
利用腺相關(guān)病毒(AAV)載體介導(dǎo)的基因表達(dá),構(gòu)建攜帶野生型或A43T變異體APOC3的小鼠模型。
通過向小鼠腹腔注射AAV載體,使小鼠表達(dá)人類APOC3 WT或A43T,進(jìn)而比較不同小鼠模型中WT與A43T APOC3表達(dá)對TG代謝的影響。
研究結(jié)果
1. 人類APOC3 A43T變異體攜帶者特征
APOC3 A43T變異體在HDL-C水平極-高個體中的攜帶頻率顯著高于HDL-C水平正常個體(1.2%對比0.1%,P < 0.0001)。
A43T攜帶者相較于非攜帶者,空腹TG水平降低,apoAI和HDL-C水平升高,而LDL-C、非HDL-C或apoB水平無顯著差異。此外,A43T攜帶者血漿中apoC-III水平較非攜帶者降低約50%。
2. 小鼠模型中APOC3 A43T表達(dá)結(jié)果
在小鼠模型中,表達(dá)A43T APOC3相較于表達(dá)WT APOC3,未引起血漿TG水平上升,且在多種脂質(zhì)代謝模型中,A43T apoC-III對TG、非HDL-C或HDL-C水平無顯著影響。
A43T apoC-III相較于WT apoC-III,其與脂蛋白的結(jié)合能力受損,導(dǎo)致游離apoC-III增加,加速了其在體內(nèi)的清除,進(jìn)而促進(jìn)了TRLs的清除。
3. 單克隆抗體STT505與STT5058效果
研究者開發(fā)了針對脂蛋白結(jié)合的人類 #apoC-III 的單克隆抗體 #STT505 與#STT5058。
STT505單次靜脈給藥后,可顯著降低血漿apoC-III水平,并維持7小時;STT5058則通過在抗體Fc段引入酸敏感氨基酸替換,實現(xiàn)抗體在酸性環(huán)境下從抗原上解離,從而延長抗體在體內(nèi)循環(huán)時間,持續(xù)降低 #血漿apoC-III 水平長達(dá)28天。
這些抗體的使用促進(jìn)了apoC-III的清除,降低了循環(huán)apoC-III及 #apoB 水平,進(jìn)而降低了 #血漿TG 水平。
討論
研究結(jié)果表明,APOC3 A43T變異體通過影響apoC-III與脂蛋白的結(jié)合,加速其在體內(nèi)的清除,進(jìn)而降低循環(huán)TG水平,減少CHD風(fēng)險。
此外,單克隆抗體的開發(fā)為靶向apoC-III的治療提供了新途徑,有望成為降低CHD風(fēng)險的新療法。
未來,需進(jìn)一步研究抗體介導(dǎo)的apoC-III清除對TRL產(chǎn)生、重塑及體內(nèi)周轉(zhuǎn)的影響,以及探索其他潛在的治療靶點,為CHD的防治提供更全面的策略。
ATHENS為本研究所提供的產(chǎn)品
Athens Research & Technology為本研究提供了純化的apoC-III產(chǎn)品,支持了實驗中對apoC-III的定量分析和功能研究,揭示了A43T變異對apoC-III功能和代謝的影響。
在本研究中的功能用途包括:
作為標(biāo)準(zhǔn)品用于定量分析實驗樣本中的apoC-III含量。
用于DiI-VLDL的制備,以研究apoC-III對VLDL攝取的影響。
作為ELISA實驗的抗原,用于檢測樣本中apoC-III的水平。
關(guān)于ATHENS
Athens Research & Technology公司(ART),自1986年成立以來,已近40年專注于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)天然蛋白質(zhì),致力于為體外診斷(IVD)行業(yè)及研究人員提供高純度、高活性的產(chǎn)品。我們的制造流程嚴(yán)格,質(zhì)量承諾值得信賴,確??蛻裟軌蛞蕾囄覀兊牡鞍踪|(zhì)開發(fā)可靠、準(zhǔn)確的診斷試劑,滿足當(dāng)今醫(yī)療保健的迫切需求。
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