新模型為家族性高膽固醇測試藥物反應

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家族性高膽固醇血症是一種遺傳性高膽固醇疾病,患者從父母其中一方遺傳了帶病基因,即使體重標準、飲食健康,仍會因遺傳帶病基因而患上此病。

於家族性高膽固醇血症並非由飲食導致,一般較難控制病情,而大多數患者對他汀類(Statin)藥物的反應不理想,部分患者更會出現顯著的不良反應。香港大學李嘉誠醫學院自2010年開始利用人類尿液提取細胞,轉化成誘導性多功能幹細胞(Induced Pluripotent Stem Cells, iPSCs)和肝臟細胞(iHep),製造嵌合小鼠模型,成功為家族性高膽固醇血症患者測試藥物反應,並證實PCSK9抗體藥物比他汀類藥物對這類患者較有效。

家族性高膽固醇血症

家族性高膽固醇血症(Familial Hyper­cholesterolemia,FH)是一種由控制膽固醇代謝基因突變而引起的先天性疾病,患者的低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平尤其偏高,令患者成為冠狀動脈疾病(冠心病)的高危一族。冠心病是最常見的心臟病類型,也是香港致命疾病之一。在 2013年,香港每天平均有超過10人死於冠心病。

家族性高膽固醇血症視乎基因遺傳的方式分為兩種,即雜合子家族性高膽固醇血症(Heterozygous,HeFH)和純合子家族性高膽固醇血症(Homozygous,HoFH)。前者從父母其中一方遺傳帶病基因,全球約有1000萬名患者,發病率約為每500人中一人;後者則同時從父母雙方遺傳帶病基因,發病率約為每100萬人中一人(相當少見)。大部分患者因沒有接受檢測而不知道自己是家族性高膽固醇血症。

現時,用作治療家族性高膽固醇血症的藥物有兩種,一是他汀類(Statin)藥物,藥理是抑制3-羥基-3-甲基戊二醯輔酶A(HMG-CoA)還原酶,以降低肝臟膽固醇的合成,並增加肝臟細胞中的低密度脂蛋白受體的蛋白水平和降低血液中的LDL-C,然而,部分家族性高膽固醇血症患者對他汀類藥物的反應並不理想,部分患者服用後更出現嚴重副作用,如橫紋肌溶解症。另一較新的藥物前蛋白轉化酶枯草溶菌素9抑制劑(PCSK9)亦可有效降低LDL-C,患者出現耐藥性的機會較低,但PCSK9抑制劑費用昂貴,很少患者可長期承擔治療費用。

研究方法

為進一步探索家族性高膽固醇血症新治療方法的有效性,港大研究團隊從患者的尿液中提取細胞,以特異性誘導方法轉化成誘導性多功能幹細胞(iPSCs),再分化成肝臟細胞(iHep),注射進小鼠體內,令小鼠肝臟帶有患者的肝臟細胞。該嵌合小鼠模型可模擬患有家族性高膽固醇血症患者體內的情況,透過評估血漿中LDL-C水平和內皮功能,測試其中一類他汀類藥物辛伐他汀(Simvastatin)和PCSK9抑制劑對患者的反應和效果,作為家族性高膽固醇血症新療法的臨床前檢測。

研究結果和意義

港大的研究團隊首創利用嵌合幹細胞小鼠模型,測試家族性高膽固醇血症藥物在模擬人類體外和體內環境所產生的藥物反應,結果證實PCSK9抑制劑較他汀類藥物有較高的臨床效果,降低LDL-C的效果和提升內皮功能較顯著。研究結果突顯了使用人源幹細胞來源的肝臟細胞建立的體內模型的重要意義,同時也為其他遺傳性肝臟疾病建立臨床前藥物測試體內模型提供了一個可以仿效的模式。

香港大學李嘉誠醫學院內科學系講座教授謝鴻發教授表示:「我們的新型動物模型可成功測試藥物,將來可應用於一些新的家族性高膽固醇血症治療方法,包括siRNA、微小RNA抑製劑和小分子化合物的臨床前測試。我們也希望將目前的模型推廣到其他遺傳性肝臟疾病中,例如威爾遜氏症(Wilson’s Disease)。」3

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