摘要
IV型胶原α1/α2异三聚体是所有基底膜的主要成分。COL4A1/A2基因突变会导致复杂的多系统疾病。虽然小鼠模型具有重要价值，但无法满足临床转化所需的快速功能验证需求。FishCOLler项目建立了可扩展的斑马鱼体内平台，用于建模COL4A1/A2疾病，通过快速检测关键疾病特征，并支持机制研究。首个鱼类疾病模型成功再现了患者的脑出血和眼部发育异常症状，研究成果支持FishCOLler平台在快速变异解读和药物筛选中的应用，并揭示了基因剂量调节策略的潜在影响。
关键词：COL4A1/A2综合征；脑出血；FishCOLler项目；斑马鱼
背景与目标：IV型胶原α1和α2链形成的2α1:1α2异三聚体是所有组织和动物门类基底膜的最丰富成分。COL4A1/A2基因突变，特别是富含甘氨酸结构域的关键位点突变，会导致以脑血管疾病（包括微出血和脑出血）、囊性脑软化症、癫痫、眼部发育异常和肌病为特征的多系统疾病。但目前对于胶原IVα1/α2网络如何维持组织完整性和提供信号平台的分子机制仍不明确。
随着未表征COL4A1/A2变异患者数量增加和等位基因异质性被忽视，阻碍了患者分层、儿童脑出血预防策略开发和机制疗法推进。虽然Gould等发现的小鼠模型对综合征鉴定具有关键作用，但啮齿类动物模型无法满足在全器官水平进行快速功能验证和机制探索的需求。本文介绍了通过Telethon基金会种子计划与COL4A1/A2家庭协会合作于2024年11月启动的FishCOLler项目。
该项目旨在：1. 建立可在斑马鱼中快速进行基因筛选的COL4A1/A2综合征概念验证模型；2. 开发可定量评估全器官水平关键疾病特征的快速检测方法；3. 建立可用于变异功能检测和治疗假设评估的可扩展平台。
方法与结果：研究团队首先聚焦COL4A1直系同源物，采用反义寡核苷酸方法建立鱼类胚胎的功能缺失模型。通过定量检测基底膜胶原IVα1分泌、评估全脑自发性和创伤性出血、以及眼前段发育异常分级等检测方法，验证了col4a1敲低鱼再现了COL4A1突变患者的发育迟缓、脑室扩大、脑发育障碍、血管脆性增加和眼部畸形等临床表现。同时检测到出血易感性和贫血，可作为体内严重程度标志。此外，观察到儿童常见的前段眼缺陷表型，包括不同程度白内障相关的晶状体纤维缺陷。
转化意义：数据支持FishCOLler平台可快速经济地验证COL4A1/A2临床意义未明变异，加速从发现到临床解读的转化。斑马鱼模型可优化啮齿类动物研究设计，显著减少动物痛苦，同时为临床试验奠定基础。鉴于多数COL4A1/A2致病变异具有显性遗传特征，基因剂量调节成为潜在治疗方向。该模型为快速评估胶原IVα1/α2操作的全器官影响提供了独特机会。
结论：斑马鱼作为COL4A1/A2综合征的补充模型系统，可在显微注射后三天内对脑、血管和眼部疾病特征进行稳健评分，实验周期显著缩短。研究结果强调了基底膜胶原IVα1沉积调控的重要性，验证了FishCOLler平台在转化研究中的潜力，同时揭示了胶原IVα1/α2在神经血管和眼部发育中的保守作用。
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