BioMice百奥动物自主开发了FCER1A过敏人源化小鼠模型用于药效评估

每逢佳节胖三斤，马上传统节日就要来了，春节宴聚猛吃几乎是国人的一道“风景”，但这种情况，作为过敏的人就很无奈，因为身体时刻提醒自己不可以，可谁都不想过敏，但是过敏又是谁的错呢？

过敏性疾病已成为21世纪常见慢性疾病之一，影响了约25%的人群，已被世界卫生组织（WHO）列为重点防治的三大疾病之一。

它是一种常见病、多发病和潜在的致命疾病，又称变态反应性疾病，是因为病人敏感性过高且有遗传倾向，在血液中产生一种对某种特殊的过敏原过敏的是E类抗体，即免疫球蛋白E抗体（Immunoglobin E：IgE）。

图1. 不同类型抗体结构[1]

过敏性疾病包括过敏性鼻炎及哮喘、荨麻疹、特应性皮炎、食物过敏和全身性过敏反应等。其中常见的是由花粉、尘螨和宠物等致敏因素引起的过敏性鼻炎和过敏性哮喘。IgE介导的对这些物质的过敏会损伤组织和器官，并且对生活质量和治疗疾病的能力产生严重的不良影响，甚至可能致命。

背景概述

早在2009年，德国慕尼黑赫尔姆霍茨科学家查明了一种与过敏性疾病有关的基因——FCER1A，全名是Fc fragment of IgE receptor Ia，于1988年作为IgE的受体被克隆出来[2]，是I型单次跨膜蛋白。研究人员发现，FCER1A基因的某种变异明显会影响IgE抗体的产生。

FcεRI是一种由3种亚基组成的异四聚体结构[3]，分别是FCER1A基因编码的配体结合亚基FcεRIα、MS4A2 基因编码的信号增强亚基FcεRIβ 以及FCERIG基因编码的信号转导亚基FcεRIγ。

图2. FcεRI 结构[4]

FcεRI是参与过敏反应的关键因子，当致敏原进入机体时，诱导特异性lgE抗体产生，lgE抗体再与肥大细胞和嗜碱粒细胞表面的FcεRI结合，当相同的致敏原再次进入机体后，与先前产生的特异性抗体结合，引起FcεRI交联和聚集，导致肥大细胞和嗜碱粒细胞活化，就会释放出与过敏症状有关的介质，包含蛋白多糖(尤其是肝素)和生物胺(特别是组胺)，从而引起过敏反应。

FcεRI可通过诱导激活多种信号通路来控制过敏介质的分泌和诱导细胞因子基因转录[5]。在人肥大细胞中，FceRI与IgE的Fc端交联后，β-亚基相关的LYN会被激活，同时磷///酸化FcεRI的β和γ亚基中免疫受体酪氨酸的活化基序（ITAM）。β-和γ-亚基ITAM磷///酸化后可募集额外的LYN和SYK分子。然后再磷///酸化LYN酪氨酸，接着通过构象变化激活SYK与FcεRI复合物结合。SYK活化后可以磷///酸化许多底物，其中包括激活TL细胞（LAT）的接头蛋白，含有SH2结构域的76kDa白细胞蛋白（SLP76），VAV，GRB2相关结合蛋白2（GAB2）和磷脂酶Cγ，继而激活一系列信号传导途径。

图3. IgE/FcεRI 介导的下游信号传导[5]

针对FCER1A的在研药物较少，有1项处于临床I期，适应症为过敏和哮喘；其余均处于停滞状态。BioMice百奥动物自主开发了FCER1A人源化小鼠模型用于药效评估，助力相关疾病药物的临床前研究。部分数据展示如下：

B-hFCER1A mice

蛋白表达分析

流式细胞术分析野生C57BL/6小鼠和纯合B-hFCER1A小鼠骨髓细胞中嗜碱性粒细胞表达情况，结果显示，小鼠FCER1A在WT小鼠中可检测到。人FCER1A在纯合B-hFCER1A小鼠中可检测到，但在WT小鼠中不可检测到。

B-hIgE/hFCER1A mice

蛋白表达分析

流式细胞术分析野生C57BL/6小鼠和纯合B-hIgE/hFCER1A小鼠骨髓的嗜碱性粒细胞表达情况，结果显示，在WT小鼠中可检测到小鼠IgE。人IgE在纯合B-hIgE/hFCER1A小鼠中可检测到，但在WT小鼠中不可检测到。

流式细胞术分析野生C57BL/6小鼠和纯合B-hIgE/hFCER1A小鼠骨髓的嗜碱性粒细胞表达情况，结果显示，小鼠FCER1A在WT小鼠中可检测到（+/+）。人FCER1A在纯合B-hIgE/hFCER1A小鼠（H/H；H/H）中可检测到，但在WT小鼠（+/+）中不可检测到。

近年来随着对 IgE研究的不断深入，IgE在自身免疫性疾病中扮演的角色也越来越明朗；而且奥马珠单抗(omalizumab)在多种自身免疫性疾病中的治疗潜力也逐渐被发掘，希望可以随着研究的发展，有更多患者因奥马珠单抗获益。奥马珠单抗是一种重组人源化抗IgE的单克隆抗体，当与游离IgE结合，阻断其与受体FcεRI的结合，从而减少IgE对过敏级联反应的影响；FcεRI因无法结合IgE而被加速内吞，导致细胞表面FcεRI减少，细胞脱敏。

奥马珠单抗的治疗作用取决于：①与IgE分子的第三个恒定结构域结合，降低游离IgE 水平；②主动将IgE与FcεRI受体分离；③长时间的奥马珠单抗治疗可以下调肥大细胞、嗜碱性粒细胞、树突细胞上的FcεRI受体；④减少外周的嗜酸性粒细胞增多，预防组织嗜酸性粒细胞增多。

奥马珠单抗对OVA诱导的ASA的影响

主动全身过敏试验（ASA）是过敏原进入体内，刺激机体产生相应的抗体；当同样过敏原再次进入机体，抗原抗体复合物刺激肥大细胞及嗜碱性粒细胞释放活性介质，引起一系列生理反应，包括有局部水肿、抓鼻、竖毛、休克死亡等。

B-hIgE/hFCER1A小鼠(H/H; H/H)在第0天接受OVA/Al(OH)3免疫，并在第14天用OVA激发免疫。Omalizumab（内部）在第14天激发前3小时注射。(A) 在激发后0至90分钟记录小鼠的体温。(B) 在ASA模型中，Omalizumab（内部）产生了增加趋势。可以看出，Omalizumab（内部）对B-hIgE/hFCER1A小鼠 (H/H; H/H)中ASA建模引起的体温下降具有抑制作用。

参考文献

[1]https://ballyabio.com/the-relationship-between-immunoglobulin-and-diseases/

[2]Kochan, J., Pettine, L.F., Hakimi, J., Kishi, K. & Kinet, J.P. Isolation of the gene coding for the alpha subunit of the human high affinity IgE receptor. Nucleic Acids Res 16, 3584 (1988).

[3]Development of an in vitro model system for studying the interaction of Equus caballus IgE with its high-affinity FceRI receptor[J].

[4]Sabban, Sari (2011) Development of an in vitro model system for studying the interaction of Equus caballus IgE with its high- affinity FcεRI receptor (PhD thesis), The University of Sheffield

[5]Pullen N A ,  Falanga Y T ,  Morales J K , et al. The Fyn-STAT5 Pathway: A New Frontier in IgE- and IgG-Mediated Mast Cell Signaling[J]. Frontiers in Immunology, 2012, 3.