以膜受体ACVR1为靶点治疗进行性骨化性纤维增殖不良症的实验研究

进行性骨化性纤维增殖不良症(FOP)，又称进行性骨化性肌炎，该病以自发的肌肉炎症或肌肉受损伤诱导的进行性异位成骨为特征，导致关节活动障碍,晚期患者全身几乎所有关节都被异位骨组织所固定，终死于呼吸窘迫。目前对此病没有效果确切的治疗方法。我们发现97%的患者为骨形态发生蛋白（BMP）的I型膜受体之亚型ACVR1发生了c617G>A(R206H)点突变，该突变导致ACVR1活性增强，国外已证明该突变为致病原因。 我们计划：（1）把ACVR1胞外段与人免疫球蛋白IgG的不变区（Fc）连接形成ACVR1-Fc融合蛋白，该融合蛋白可望特异地竞争性抑制胞外段与配体（致病因子）的结合；（2）用siRNA减少细胞表达ACVR1(R206H)蛋白，以抑制ACVR1(R206H)全分子功能；（3）用FOP细胞模型和动物模型验证这二种方法抑制ACVR1的效果。本课题的完成有望为临床防治FOP提供潜在的方法。

项目的背景：进行性骨化性纤维增殖不良症(FOP)，又称进行性骨化性肌炎，属于先天性疾病，以自发的肌肉炎症或肌肉受损伤诱导的进行性异位成骨为特征，导致关节活动障碍,晚期患者全身几乎所有关节都被异位骨组织所固定，终死于呼吸窘迫。在本结题报告写作之时，对此病仍然没有效果确切的治疗方法。我们发现97%的患者为骨形态发生蛋白（BMP）的I型膜受体之亚型ACVR1发生了c617G>A(R206H)点突变，该突变导致ACVR1活性增强，国外研究已证明该突变为致病原因。 因此，抑制ACVR1活性或减少其表达量可以作为预防和治疗的策略进行研究。.主要研究内容：（1）把ACVR1胞外段与人免疫球蛋白IgG的不变区（Fc）连接形成ACVR1-Fc融合蛋白，该融合蛋白可望特异地竞争性抑制胞外段与配体或致病因子的结合；（2）用ACVR1的siRNA减少细胞表达ACVR1(R206H)蛋白质，以抑制ACVR1(R206H)全分子的功能；（3）用FOP的细胞模型和动物模型验证ACVR1-Fc、用FOP的细胞模型验证siRNA抑制FOP发病的效果。.重要结果（包括关键数据）：我们经过艰苦的研究，获得了以下成果：（1）建立了稳定的FOP细胞模型；（2）重组表达了ACVR1胞外段与人免疫球蛋白IgG的不变区（Fc）连接形成的ACVR1-Fc融合蛋白, 并证明了其活性；（3）证明了该融合蛋白可以明显地抑制FOP模型细胞的细胞信号激活、成软骨和成骨能力（各项抑制率均超50%）；（4）用ACVR1的siRNA可以明显减少细胞表达ACVR1（R206H）mRNA，但细胞的碱性磷酸酶mRNA表达却未明显减少，值得进一步研究；（5）条件性表达突变ACVR1的转基因小鼠模型和FOP致病细胞种植的裸鼠模型均没有成功。 利用余款，Conditional-on ACVR1(R206H) knock-in小鼠模型的制作还在进行中。用本课题的研究结果已经发表SCI论文1篇（IF4.47），还有1篇SCI论文已经投稿， 已经申请国家发明专利1项（专利名称：ACVR1-Fc融合蛋白及其制法和用途，国家专利申请号：201510534850.4）。.科学意义：本研究结果提示：抑制FOP致病细胞的ACVR1与配体的结合能力有可能成为FOP预防和治疗的策略。