代谢性疾病是指物质合成代谢和分解代谢障碍所导致的一类疾病。这类疾病通常是指人体中一些物质,如脂肪、糖、蛋白质、嘌呤等异常代谢所引起的疾病。代谢性疾病已被认为是全球公共卫生领域正面临的重大挑战。从困扰数亿人的肥胖、糖尿病,到发病率逐年攀升的代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎和高尿酸血症等,这类疾病正悄无声息地侵蚀着现代人的健康基石。
当前,代谢性疾病的研究已逐渐深入到细胞信号通路、肠道微生态、昼夜节律调节等分子层面。科研人员正致力于探索代谢网络的复杂调控机制,寻找更精准的药物靶点。作为科研的必要工具,实验动物模型可以模拟肥胖、糖尿病等代谢类疾病的发生发展,对于代谢类疾病的机理研究、开发相关治疗药物等具有重要意义。
南模生物代谢与心血管平台汇聚多位资深专家,依托丰富的经典代谢模型储备与深厚的模型开发经验,致力于为您提供涵盖成品模型选用、定制化模型构建及药理药效评价等一站式服务。部分模型如下:
01 肥胖/糖尿病
肥胖是一种由脂肪过量沉积引起的慢性复杂疾病,通常与多种健康风险相关,如糖尿病、心血管疾病等。动物模型可以模拟肥胖、糖尿病等疾病的发生发展,对于肥胖和糖尿病的机理研究、相关治疗药物的开发具有重要意义。
· C57BL/6 DIO小鼠模型

图1. HFD诱导的C57BL/6 DIO小鼠的体重及GTT检测。A. HFD喂养后,小鼠体重相较对照组明显增加;B. DIO小鼠出现明显的糖耐量异常;C. 肝脏HE染色;D. 血脂四项检测。

图2. Semaglutide对HFD诱导的C57BL/6 DIO小鼠模型的影响。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠空腹血糖及糖耐量检测出现明显的糖耐量异常;C. 小鼠血脂四项检测;D. 小鼠体成分检测;E. 小鼠肝脏HE染色及油红染色评分。结果表明,Semaglutide可显著降低DIO小鼠的体重及脂肪含量,改善血脂四项水平、糖耐量、空腹血糖等。

图3. 在HFD诱导的DIO小鼠模型上联合使用Semaglutide与Bimagrumab的药效检测。A-B. 联合给药后DIO小鼠体重、摄食量降低;C-D. 联合给药后,DIO小鼠脂肪组织重量显著降低,相较单独使用Semaglutide组,联合给药组小鼠的肌肉比例有回升,逆转了Semaglutide减肌的副作用。E. 小鼠肝脏、腹股沟白色脂肪组织、附睾白色脂肪组织、肠系膜白色脂肪组织、棕色脂肪组织、心脏、腓肠肌、比目鱼肌、胫骨前肌的相对重量。
· Lep-KO(ob/ob)小鼠模型

图4. Lep-KO小鼠的验证。A. 小鼠体重变化;B. Lep-KO小鼠血糖变化;C. Lep-KO小鼠的胰岛素水平(20周龄); D. Lep-KO小鼠表现出明显的糖耐量异常(雌性,6周龄);E. Lep-KO小鼠皮下脂肪组织的H&E染色:Lep-KO小鼠脂肪细胞体积更大;F. Lep-KO小鼠胰腺的代表性图片:Lep-KO小鼠胰腺有炎性细胞浸润。
· INHBE人源化DIO小鼠模型

图5. HFD诱导的INHBE人源化DIO小鼠(HO)的指标结果。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠体成分比值;C. 小鼠血脂四项检测;D. 小鼠胰岛素水平、空腹血糖;E. 小鼠糖耐量检测。结果表明,HFD诱导的INHBE人源化DIO小鼠体重及脂肪含量增加、代谢异常。

图6. HFD诱导的INHBE人源化DIO小鼠(HO)模型的siRNA药物药效检测。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠摄食量曲线;C. 小鼠糖耐量检测;D. 小鼠心脏、肝脏、腓肠肌、比目鱼肌、胫骨前肌、腹股沟白色脂肪组织、附睾白色脂肪组织、棕色脂肪组织的相对重量。E. 小鼠肝脏内人源INHBE的mRNA水平。
02 代谢功能障碍相关的脂肪性肝炎(MASH)
MASH是由营养过剩引起的肝脂肪变性和慢性炎症导致的肝脏代谢性疾病。动物模型可以为更好地理解MASH及后续疾病的发病机制研究提供帮助,还可用于新治疗策略的开发和验证。
· GAN饮食诱导的MASH小鼠模型

图7. GAN饮食诱导(40% fat + 20% fructose in calorie + 2% cholesterol (g/g) for 20 weeks)C57BL/6小鼠MASH模型构建。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠肝体积比变化情况;C. GAN造模后小鼠各项血生化指标检测。

图8. 司美格鲁肽(Semaglutide, s.c., QD, 30 days)使GAN诱导的MASH小鼠症状显著改善。A. 小鼠体重曲线; B. 小鼠肝体比变化情况;C. 小鼠各项血生化指标;D. 小鼠肝脏切片染色(上:Masson染色;下:HE染色);E. 小鼠肝脏胶原沉积分数;F. 小鼠肝脏NAS分数。
· HFD+CCl4 诱导的MASH小鼠模型

图9. HFD+CCl4诱导(60% high fat diet for 8-10weeks + 10% CCl4)C57BL/6小鼠MASH模型构建。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠体重变化情况。

图10. OCA给药30天后,HFD+CCl4 诱导的MASH小鼠肝炎症状有显著的改善。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠体重变化率;C. 小鼠各项血生化指标;D. 肝脏切片染色 (左:Massion染色;右:HE染色);E. 胶原沉积分数;F. 肝脏NAS分数。
03 动脉粥样硬化
动脉粥样硬化是一种以脂质代谢紊乱为特征的慢性炎症性血管疾病。动物模型为深入探究动脉粥样硬化的发病机理、药物筛选以及评估药物疗效提供了强有力的帮助。
· Ldlr-KO/ApoE-KO小鼠模型
(1)正常饮食(Chow)

图11. 普通饮食条件下Ldlr-KO/ApoE-KO雄性小鼠的表型。 A. 小鼠体重曲线; B. 小鼠血脂四项; C. 主动脉瓣Masson染色; D. 主动脉瓣及主动脉油红O染色。

图12. 普通饮食条件下Ldlr-KO/ApoE-KO雌性小鼠的表型。 A. 小鼠体重曲线; B. 小鼠血脂四项; C. 主动脉瓣Masson染色; D. 主动脉瓣及主动脉油红O染色。
(2)特殊饮食(40kcal% Fat, 1.25% Cholesterol)

图13. 特殊诱导饮食条件下Ldlr-KO/ApoE-KO雄性小鼠的表型。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠血脂四项;C. 主动脉瓣油红O染色;D. 主动脉瓣及主动脉油红O染色。

图14. 特殊诱导饮食条件下Ldlr-KO/ApoE-KO雌性小鼠的表型。A. 小鼠体重曲线;B. 小鼠血脂四项;C. 主动脉瓣油红O染色;D. 主动脉瓣及主动脉油红O染色。
04 高尿酸血症
尿酸氧化酶(UOX)基因编码的尿酸酶在嘌呤的代谢及高尿酸血症的发生发展中起重要作用。小鼠模型可模拟人类疾病表型,帮助深入探究高尿酸血症的发病机理、筛选药物以及药物疗效评估。
· Uox-KO小鼠模型

图15. Uox-KO小鼠肾脏组织学染色分析及药效检测。 A. Uox-KO雄性小鼠肾脏显示显著的肾小管萎缩(灰色箭头),其特征为体积缩小和嗜酸性细胞质减少。间质区域呈现明显的结缔组织增生(绿色箭头),并伴有大量淋巴细胞(橙色箭头)和巨噬细胞(白色箭头)浸润,偶见坏死细胞碎片(棕色箭头);B. 小鼠体重曲线;C. 别嘌醇对血清尿酸水平的影响。给予Uox-KO雄性小鼠别嘌醇(100mg/kg)处理后,小鼠的血清尿酸水平显著降低;D. 肾功能评估。Uox-KO雄性小鼠的肾功能与C57BL/6小鼠相比无显著差异。
· Uox-Flox/Alb-Cre小鼠模型

图16. Uox-Flox/Alb-Cre小鼠药效检测。A. 小鼠体重曲线;B. 别嘌醇对小鼠血清尿酸水平的影响。给予Uox-Flox/Alb-Cre雄性小鼠进行别嘌醇(100mg/kg)处理后,小鼠的血清尿酸水平显著降低;C. 肾功能评估。Uox-Flox/Alb-Cre雄性小鼠的肾功能与C57BL/6小鼠相比无显著差异。
05 苯丙酮尿症
苯丙酮尿症是一种常染色体隐性遗传罕见病,是由苯丙氨酸羟化酶(PAH)基因的致病性变异引起的先天性苯丙氨酸(Phe)代谢异常。动物模型可用于相应的机制研究,挖掘更多潜在的罕见病创新治疗方案。
· Pah-KO小鼠模型

图17. Pah-KO小鼠的基础表型检测。A. 小鼠外形特征。Pah-KO小鼠毛发颜色更浅;B. 小鼠体重分析;C. 小鼠脑重分析显示。Pah-KO小鼠的脑重量显著降低;D. Pah-KO小鼠血生化检测; E. 爬杆实验检测小鼠运动能力。Pah-KO组小鼠在爬杆上转身以及从杆上爬下所需的时间均显著延长,表明Pah-KO组小鼠表现出运动能力受损;F. 旷场实验检测小鼠运动能力及焦虑水平。Pah-KO组小鼠总运动距离、在中心运动距离显著降低,站立时长更短,表现出更低的运动水平与更高的焦虑水平。
注:Pah基因敲除纯合子小鼠在出生三周后,平均有15%的概率死亡。
· Pah-R408W小鼠模型
图18. Pah-R408W突变小鼠的基础表型检测。 A. 小鼠外形特征。Pah-R408W小鼠毛发颜色更浅;B. 小鼠体重分析;C. 小鼠脑重分析显示。Pah-R408W小鼠的脑重量显著降低;D. Pah-R408W检测小鼠血生化;E. 转棒实验与爬杆实验检测小鼠运动能力。Pah-R408W组小鼠从转棒上跌落的潜伏期更短,在爬杆上转身以及从杆上爬下所需的时间均显著延长,表明Pah-R408W组小鼠表现出运动能力受损。
南模生物成品模型资源库还拥有品类齐全的代谢类靶点基因人源化修饰模型,可广泛应用于各类代谢性疾病的基础研究与药物研发,详细模型信息详见下表:

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上海南方模式生物科技股份有限公司(Shanghai Model Organisms Center, Inc.,简称"南模生物"),成立于2000年9月,是一家上交所科创板上市高科技生物公司(股票代码:688265),始终以编辑基因、解码生命为己任,专注于模式生物领域,打造了以基因修饰动物模型研发为核心,涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台,致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。