在肝脏相关研究中,研究人员经常需要实现目的基因在肝细胞中的特异性表达。
虽然AAV8等血清型本身具有较强的肝脏嗜性,但肝脏并非只包含肝细胞,还存在肝星状细胞、Kupffer细胞、肝窦内皮细胞等多种细胞类型。因此,在设计AAV载体时,除了选择合适的血清型外,启动子的选择同样重要。
那么,肝细胞特异性表达常用哪些启动子?
根据目前肝脏研究中的应用情况,TBG和Alb是最常见的两类肝细胞特异性启动子。
为什么需要肝细胞特异性启动子?
肝细胞(Hepatocyte)是肝脏中最主要的实质细胞,约占肝脏总体积的70%-80%,承担着糖脂代谢、蛋白质合成、胆汁分泌以及解毒等重要功能。
许多肝脏疾病研究的核心靶点都位于肝细胞中,例如:
- MASLD(代谢功能障碍相关脂肪性肝病)
- 肝细胞癌(HCC)
- 糖代谢异常
- 氨基酸代谢异常
因此,研究人员通常希望将目的基因表达限制在肝细胞内,从而提高实验特异性并减少其他细胞类型带来的干扰。
TBG启动子:肝脏研究中最常见的选择
甲状腺素结合球蛋白(Thyroxine-Binding Globulin,TBG)主要由肝脏合成,因此TBG启动子被广泛用于驱动基因在肝细胞中特异性表达。
在目前公开发表的肝脏研究中,AAV8-TBG是最常见的组合之一。
MASLD研究中的应用
武汉大学研究团队在探索产前泼尼松暴露导致子代MASLD易感性的机制时,采用AAV8结合TBG启动子,在小鼠肝脏中特异性过表达Serpina3c。
研究结果表明:
肝脏特异性表达Serpina3c后,可显著改善肝脏病理改变,并降低MASLD发生风险。
HCC研究中的应用
广东省人民医院团队研究发现,AKR1D1缺失会通过影响胆汁酸代谢和肠道菌群稳态促进肝细胞癌发展。
研究过程中,研究人员采用AAV8-TBG系统,在肝细胞中特异性敲低AKR1D1表达。
实验结果显示:
抑制肝细胞AKR1D1表达后,小鼠肝癌进一步进展。
糖代谢研究中的应用
上海交通大学医学院附属瑞金医院团队研究氨基酸代谢与2型糖尿病之间关系时,利用AAV8-TBG-Cre实现肝脏特异性Crebbp/Ep300双重敲低。
结果发现:
缺失CBP/p300后,小鼠氨基酸驱动的糖异生能力明显下降。
这一研究进一步说明,TBG启动子能够有效用于肝细胞特异性基因调控研究。
Alb启动子:另一种常用的肝细胞特异性启动子
白蛋白(Albumin,Alb)是肝脏合成的重要蛋白质之一,在成年动物肝细胞中具有较高且相对特异的表达水平。
因此,Alb启动子也被广泛用于肝细胞靶向表达研究。
与TBG类似,Alb启动子同样能够驱动基因在肝细胞中特异性表达。
AAV8-Alb-Cre感染验证实验
利用mT/mG双荧光报告小鼠进行验证时,研究人员将AAV8-Alb-Cre经尾静脉注射进入小鼠体内。
结果显示:
肝脏组织出现明显绿色荧光信号,而心脏组织仍保持红色荧光。
这一结果说明:
AAV8结合Alb启动子能够实现较好的肝细胞特异性表达。
TBG和Alb启动子如何选择?
从目前肝脏研究中的应用案例来看,TBG和Alb均可用于肝细胞特异性表达。
其中:
TBG启动子
常见应用:
- MASLD研究
- HCC研究
- 糖代谢研究
- 肝脏基因功能研究
代表组合:
AAV8-TBG
Alb启动子
常见应用:
- Cre递送
- 谱系追踪
- 肝细胞特异性标记
- 肝脏感染验证实验
代表组合:
AAV8-Alb-Cre
FAQ
肝细胞特异性表达最常用的启动子是什么?
目前肝脏研究中最常使用的是TBG和Alb启动子。
TBG启动子主要用于哪些研究?
MASLD、HCC、糖代谢异常以及肝脏基因功能研究等领域均广泛采用AAV8-TBG系统。
Alb启动子可以实现肝细胞特异性表达吗?
可以。
AAV8-Alb-Cre在mT/mG报告鼠中的实验结果显示,其能够有效驱动肝细胞特异性表达。
肝细胞研究为什么经常与AAV8联合使用?
AAV8具有较高的肝脏转导效率,因此经常与TBG或Alb启动子联合使用,实现肝细胞特异性基因表达。
总结
在肝脏AAV研究中,TBG和Alb是目前最常见的两类肝细胞特异性启动子。
其中,TBG启动子广泛应用于MASLD、HCC和代谢性疾病研究,而Alb启动子则常用于Cre递送和肝细胞特异性标记实验。结合AAV8这一高效肝脏递送载体,两类启动子均能够实现稳定的肝细胞特异性表达,为肝脏疾病机制研究和基因功能验证提供重要工具。