摘要：铜是生物体必需的微量元素，其代谢涉及人体对铜元素的吸收、利用、储存和排泄的复杂过程，维持其正常生理水平对人体功能至关重要。威尔逊病（WD），又称肝豆状核变性（HLD），是一种由ATP7B基因缺陷引发的常染色体隐性遗传病，导致铜代谢失调 [1]。威尔逊病（WD）

铜是生物体必需的微量元素，其代谢涉及人体对铜元素的吸收、利用、储存和排泄的复杂过程，维持其正常生理水平对人体功能至关重要。威尔逊病（WD），又称肝豆状核变性（HLD），是一种由ATP7B基因缺陷引发的常染色体隐性遗传病，导致铜代谢失调 [1]。威尔逊病（WD）患者因肝脏无法有效排出多余铜离子或将其结合至铜蓝蛋白，致使铜在肝脏、大脑等器官中异常积累，引发肝硬化、神经系统症状及器官功能障碍，严重时可危及生命。为推进相关研究，赛业生物开发了多种ATP7B基因敲除及人源化模型。本文将介绍威尔逊病（WD）背景及B6-hATP7B*H1069Q人源化小鼠模型的应用价值。

图1. 人体内铜代谢的基本规律 [1]。

ATP7B蛋白：维持铜稳态的关键角色

ATP7B是一种铜转运P型ATP酶，主要在肝细胞高尔基体膜上表达。其核心功能是通过ATP水解提供能量，将细胞质中的铜离子（Cu⁺）转运至高尔基体内，与铜蓝蛋白结合形成全铜蓝蛋白后排出体外 [1-2]。当细胞内铜浓度升高时，ATP7B会迁移至细胞膜，促进多余铜离子通过胆汁排泄，维持铜稳态。这一动态定位机制对防止铜过量积累至关重要 [3-4]。ATP7B分子结构包含6个金属结合域（MBDs）、8个跨膜域（TMDs）、ATP结合域和磷酸化域。各功能域协同作用：金属结合域捕获游离铜离子，跨膜域形成转运通道，ATP结合域驱动转运过程，磷酸化域调控蛋白活性 [5-6]。作为肝脏铜代谢和排泄的关键分子，ATP7B有效防止铜在组织中的毒性积累，维持全身铜平衡 [7-8]。

图2. ATP7B蛋白的功能及结构 [5]。

ATP7B突变：铜代谢失调的根源之一

Wilson病（WD）是一种由ATP7B基因突变引发的常染色体隐性遗传病，导致铜代谢障碍 [9]。正常情况下，ATP7B将多余的铜离子排出体外，但当ATP7B基因发生突变时，蛋白功能受损，铜无法有效转运和排出，导致其在肝脏、脑、角膜等组织中异常积累 [10]。这种铜积累引发一系列临床症状，包括肝硬化、神经系统症状（如震颤、肌张力障碍、共济失调）、精神症状（如抑郁、焦虑）以及眼部的Kayser-Fleischer环（角膜铜沉积环） [11]。目前已鉴定出ATP7B基因的突变超过500种，其中p.H1069Q（CAC>CAA）是最常见的突变，尤其在欧洲人群中，占比约40-60% [12]。

图3. 威尔逊斌（WD）影响多个组织的正常功能 [10]。

ATP7B p.H1069Q突变位于ATP结合域，将第1069位组氨酸替换为谷氨酰胺，使ATP7B的ATPase活性降低，铜转运功能受损 [13-14]。研究表明，该突变蛋白易被内质网相关降解（ERAD）清除，是患者丧失ATP7B功能的主要原因，也是治疗设计的关键靶点 [15]。例如，Prime Medicine正在开发针对p.H1069Q突变的体内基因编辑疗法，并在ATP7B H1069Q全人源化小鼠模型中验证其体内编辑效率及降低肝脏铜含量的效果 [16]。

图4. ATP7B H1069Q全人源化小鼠模型用于基因编辑疗法的临床前验证 [16]。

赛业生物SMA小鼠模型：重现人类疾病的利器

为研究ATP7B突变病理机制及开发治疗方案，赛业生物研发B6-hATP7B*H1069Q小鼠模型（产品编号：C001610）。该模型基于B6-hATP7B人源化小鼠（产品编号：I001130），通过基因编辑引入p.H1069Q突变，精准重现人类Wilson病的遗传特征，成为疾病研究和药物开发的理想工具。

部分验证数据如下（详见品系说明书）。

人源ATP7B基因和鼠源Atp7b基因表达

B6-hATP7B*H1069Q及B6-hATP7B小鼠的肝脏和肺部均显著表达人源ATP7B基因，无鼠源Atp7b基因表达；野生型（WT）小鼠则仅表达鼠源Atp7b基因。

图5. B6-hATP7B*H1069Q小鼠、B6-hATP7B小鼠和野生型（WT）小鼠肝脏和肺部基因表达检测。

ATP7B蛋白表达

文献显示，H1069Q突变患者的肝细胞样细胞中，ATP7B mRNA水平正常，但因内质网相关降解（ERAD），蛋白表达仅为正常水平的20%。B6-hATP7B小鼠肝脏显示显著的人源ATP7B蛋白表达，而B6-hATP7B*H1069Q小鼠因ERAD效应增强，蛋白水平低于前者，符合人类患者机制。

图6. B6-hATP7B*H1069Q小鼠、B6-hATP7B小鼠和野生型（WT）小鼠肝脏的蛋白表达检测。

B6-hATP7B*H1069Q小鼠（产品编号：C001610）与B6-hATP7B小鼠（产品编号：I001130）均成功表达人类ATP7B基因，两者在基因表达水平相近，但因ATP7B H1069Q突变蛋白易被ERAD降解，前者体内ATP7B蛋白水平显著低于后者，与人类患者病理一致。该模型精准模拟Wilson病遗传特征，适用于铜代谢、疾病机制及基因编辑疗法研究，为相关领域提供重要支持。

参考文献

Ling W, Li S, Zhu Y, Wang X, Jiang D, Kang B. Inducers of Autophagy and Cell Death: Focus on Copper Metabolism. Ecotoxicol Environ Saf. 2025 Jan 15;290:117725.

Zhou Y, Zhang L. The interplay between copper metabolism and microbes: in perspective of host copper-dependent ATPases ATP7A/B. Front Cell Infect Microbiol. 2023 Nov 30;13:1267931.

La Fontaine S, Mercer JF. Trafficking of the copper-ATPases, ATP7A and ATP7B: role in copper homeostasis. Arch Biochem Biophys. 2007;463(2):149-167.

Cater MA, et al. ATP7B mediates vesicular sequestration of copper: insight into biliary copper excretion. Gastroenterology. 2006;130(2):493-506.

Banci L, et al. Cellular copper distribution: a mechanistic systems biology approach. Cell Mol Life Sci. 2010;67(15):2563-2589.

Lutsenko S, et al. Biochemical basis of regulation of human copper-transporting ATPases. Arch Biochem Biophys. 2007;463(2):134-148.

Bull PC, et al. The Wilson disease gene is a putative copper transporting P-type ATPase similar to the Menkes gene. Nat Genet. 1993;5(4):327-337.

Tanzi RE, et al. The Wilson disease gene is a copper transporting ATPase with homology to the Menkes disease gene. Nat Genet. 1993;5(4):344-350.

Ferenci P. Pathophysiology and clinical features of Wilson disease. Metab Brain Dis. 2004;19(3-4):229-239.

Członkowska A, Litwin T, Dusek P, Ferenci P, Lutsenko S, Medici V, Rybakowski JK, Weiss KH, Schilsky ML. Wilson disease. Nat Rev Dis Primers. 2018 Sep 6;4(1):21.

Ala A, et al. Wilson's disease. Lancet. 2007;369(9559):397-408.

Huster D, et al. Diverse functional properties of Wilson disease ATP7B variants. Gastroenterology. 2012;142(4):947-956.e5.

Parisi S, Polishchuk EV, Allocca S, Ciano M, Musto A, Gallo M, Perone L, Ranucci G, Iorio R, Polishchuk RS, Bonatti S. Characterization of the most frequent ATP7B mutation causing Wilson disease in hepatocytes from patient induced pluripotent stem cells. Sci Rep. 2018 Apr 19;8(1):6247.

来源：大鱼小瑜等于