高尿酸血癥與痛風(fēng)靶向藥物研究模型：XDH人源化小鼠

高尿酸血癥（Hyperuricemia）是一種代謝性疾病，其特征是血液中尿酸水平異常升高。尿酸是體內(nèi)嘌呤代謝的最終產(chǎn)物，高尿酸水平會(huì)導(dǎo)致尿酸鹽在關(guān)節(jié)中結(jié)晶，引發(fā)痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎，或在腎臟形成結(jié)石。痛風(fēng)發(fā)作時(shí)，患者常出現(xiàn)劇烈關(guān)節(jié)疼痛、紅腫和發(fā)熱 ^[1]。長(zhǎng)期高尿酸血癥還會(huì)增加腎臟疾病、高血壓和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。目前，全球痛風(fēng)與高尿酸血癥的患病率呈上升趨勢(shì)，已成為繼“三高”（高血壓、高血脂、高血糖）之后最常見的慢性病之一。全球高尿酸血癥的患病率在2.6%至36%之間，并呈現(xiàn)高發(fā)和年輕化趨勢(shì)，且隨年齡增長(zhǎng)而增加 ^[2]。
   

• 高尿酸血癥與痛風(fēng)的疾病現(xiàn)狀與治療

痛風(fēng)是由單鈉尿酸鹽（MSU）晶體沉積在關(guān)節(jié)及非關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中引發(fā)的常見慢性疾病，血清尿酸水平升高（高尿酸血癥）是MSU晶體沉積和痛風(fēng)發(fā)病的主要風(fēng)險(xiǎn)因素。臨床特點(diǎn)包括高尿酸血癥及由此引發(fā)的痛風(fēng)性急性關(guān)節(jié)炎反復(fù)發(fā)作、痛風(fēng)石沉積、痛風(fēng)石性慢性關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)畸形，且常累及腎臟，引起慢性間質(zhì)性腎炎及尿酸腎結(jié)石 ^[4-5]。2020年，全球高尿酸血癥和痛風(fēng)的患病人數(shù)合計(jì)超過11億，中國患者人數(shù)預(yù)計(jì)在2024年分別達(dá)到2.0億和4325萬 ^[4-5]。隨著患病人數(shù)的不斷增加，對(duì)治療藥物的需求持續(xù)上升，全球高尿酸血癥和痛風(fēng)藥物市場(chǎng)預(yù)計(jì)將長(zhǎng)期穩(wěn)定增長(zhǎng)。高尿酸血癥與體內(nèi)尿酸水平密切相關(guān)，現(xiàn)有治療藥物主要通過減少尿酸生成或促進(jìn)尿酸排泄來控制病情。黃嘌呤氧化還原酶（XOR）作為調(diào)控尿酸合成的關(guān)鍵酶，是重要的治療靶點(diǎn) ^[6]。
   

• 黃嘌呤氧化還原酶（XOR）與尿酸合成

黃嘌呤氧化還原酶（XOR）是一種鉬黃素酶，可以還原態(tài)的黃嘌呤脫氫酶（Xanthine Dehydrogenase, XDH）或氧化態(tài)的黃嘌呤氧化酶（Xanthine Oxidase, XO）兩種形式存在，XDH可以通過可逆巰基氧化或不可逆蛋白水解修飾轉(zhuǎn)化為XO ^[7]。XDH在還原狀態(tài)下催化次黃嘌呤轉(zhuǎn)化為黃嘌呤，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為尿酸和NADH。XO則在氧化狀態(tài)下催化黃嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸及過氧化氫。XOR在嘌呤代謝途徑中至關(guān)重要，催化次黃嘌呤氧化為黃嘌呤，并將黃嘌呤進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為尿酸，是體內(nèi)尿酸合成的關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn) ^[8-9]。因此，抑制XOR活性可以降低血清尿酸水平，防止尿酸鹽晶體在關(guān)節(jié)和組織中沉積，從而緩解痛風(fēng)癥狀并減少腎結(jié)石等相關(guān)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，成為高尿酸血癥和痛風(fēng)治療的關(guān)鍵策略。黃嘌呤氧化酶抑制劑（XOIs）如別嘌醇和非布司他，通過抑制黃嘌呤氧化酶減少尿酸生成，已成為治療高尿酸血癥和痛風(fēng)的重要手段 ^[10]。
   

• XDH人源化小鼠模型

針對(duì)急性/慢性痛風(fēng)的黃嘌呤氧化酶抑制劑（XOIs）藥物，包括別嘌醇和非布司他，雖已獲得臨床應(yīng)用，但仍存在一定的安全性問題。例如，別嘌醇可引發(fā)致命性過敏反應(yīng)，而非布司他則因心血管風(fēng)險(xiǎn)被FDA貼上黑框警告，限制了其使用。因此，開發(fā)新型安全性更高的XOIs具有重要需求，其中小干擾RNA（siRNA）是重點(diǎn)研究方向之一。黃嘌呤脫氫酶（XDH）和黃嘌呤氧化酶（XO）的編碼基因?yàn)閄DH。鑒于人類與小鼠在基因和蛋白上的差異，且siRNA等新型療法需要靶向人XDH基因或其mRNA，賽業(yè)生物開發(fā)了小鼠Xdh基因人源化（5'UTR + Human Exon & Intron + 3'UTR）的B6-hXDH小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001586），以加速此類療法向臨床試驗(yàn)階段的推進(jìn)。
 

• 基因表達(dá)檢測(cè)

基因表達(dá)檢測(cè)結(jié)果表明，B6-hXDH小鼠成功表達(dá)人源XDH基因，且不再表達(dá)小鼠Xdh基因。人源XDH基因在各組織中的相對(duì)表達(dá)水平與小鼠基因相似。
   

• 蛋白表達(dá)檢測(cè)

Western Blot檢測(cè)結(jié)果顯示，B6-hXDH小鼠成功表達(dá)人源黃嘌呤氧化酶（Xanthine Oxidase）蛋白。
  圖5. 野生型小鼠（WT）與B6-hXDH小鼠肝臟和腎臟中人源Xanthine Oxidase蛋白表達(dá)檢測(cè)。
 
注：檢測(cè)所用抗體為人鼠共識(shí)別抗體，因此野生型小鼠在Western Blot檢測(cè)中也會(huì)顯示人源Xanthine Oxidase條帶。
 

• 尿酸（UA）和血尿素氮（BUN）水平

血生化檢測(cè)結(jié)果顯示，B6-hXDH小鼠血清中的尿酸（UA）水平略低于野生型小鼠，且雄鼠間的差異較為明顯。B6-hXDH小鼠與野生型小鼠血清中的血尿素氮（BUN）水平無明顯差異。
   
總結(jié)
B6-hXDH小鼠（產(chǎn)品編號(hào)：C001586）小鼠基因組中的小鼠Xdh基因成功被原位替換為包含上下游非編碼區(qū)（UTR）和內(nèi)含子在內(nèi)的完整人類XDH基因序列，能以與小鼠內(nèi)源性基因相似的模式表達(dá)人類XHD基因和黃嘌呤氧化酶（Xanthine Oxidase）蛋白。B6-hXDH小鼠在基因、蛋白表達(dá)及生化特征上與人類較為相似，特別適用于研究高尿酸血癥和痛風(fēng)的病理機(jī)制，為開發(fā)新型黃嘌呤氧化酶抑制劑和新型小核酸療法提供理想的臨床前研究平臺(tái)。
 
參考文獻(xiàn)

• Healthline Media. (n.d.). Hyperuricemia: Symptoms, treatment, and more. Healthline. Retrieved January 2, 2025, from https://www.healthline.com/health/hyperuricemia
• 黃玉釵, 呂永曼. 高尿酸血癥的科學(xué)認(rèn)識(shí)和規(guī)范管理 [J] . 中華健康管理學(xué)雜志, 2023, 17(4) : 316-319.
• Verywell Health. (n.d.). Hyperuricemia (high uric acid). Retrieved January 2, 2025, from https://www.verywellhealth.com/hyperuricemia-high-uric-acid-189838
• Dalbeth N, Choi HK, Joosten LAB, Khanna PP, Matsuo H, Perez-Ruiz F, Stamp LK. Gout. Nat Rev Dis Primers. 2019 Sep 26;5(1):69.
• Dalbeth N, Gosling AL, Gaffo A, Abhishek A. Gout. Lancet. 2021 May 15;397(10287):1843-1855. doi: 10.1016/S0140-6736(21)00569-9. Epub 2021 Mar 30. Erratum in: Lancet. 2021 May 15;397(10287):1808.
• Du L, Zong Y, Li H, Wang Q, Xie L, Yang B, Pang Y, Zhang C, Zhong Z, Gao J. Hyperuricemia and its related diseases: mechanisms and advances in therapy. Signal Transduct Target Ther. 2024 Aug 28;9(1):212.
• Cicero AFG, Fogacci F, Kuwabara M, Borghi C. Therapeutic Strategies for the Treatment of Chronic Hyperuricemia: An Evidence-Based Update. Medicina (Kaunas). 2021 Jan 10;57(1):58.
• Furuhashi M. New insights into purine metabolism in metabolic diseases: role of xanthine oxidoreductase activity. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2020 Nov 1;319(5):E827-E834. 
• Bortolotti M, Polito L, Battelli MG, Bolognesi A. Xanthine oxidoreductase: One enzyme for multiple physiological tasks. Redox Biol. 2021 May;41:101882.
• Lee Y, Hwang J, Desai SH, Li X, Jenkins C, Kopp JB, Winkler CA, Cho SK. Efficacy of Xanthine Oxidase Inhibitors in Lowering Serum Uric Acid in Chronic Kidney Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Clin Med. 2022 Apr 27;11(9):2468.