VEGFA/ANG2双基因人源化小鼠：探索血管生成调控与疾病研究的关键工具
血管生成（Angiogenesis），即新血管从已有的血管网络中萌发形成的过程，是胚胎发育、组织修复和多种疾病（如癌症、眼部新生血管性疾病）中的核心生物学事件。血管内皮生长因子A（VEGFA）和血管生成素2（ANG2）作为调控血管生成的两个关键信号分子，在生理和病理血管形成中扮演着协同且复杂的角色。为了更好地模拟人体生理环境并加速针对这些靶点的药物转化研究，VEGFA/ANG2双基因人源化小鼠（VEGFA/ANG2 Dual-Humanized Mice）应运而生。
一、 VEGFA与ANG2：血管生成的双重调控者
- VEGFA: 是公认最强效的血管生成促进因子，主要由缺氧细胞分泌。通过与血管内皮细胞上的酪氨酸激酶受体（VEGFR1, VEGFR2）结合，VEGFA激活下游信号通路，直接刺激内皮细胞增殖、迁移、存活，增加血管通透性，是血管生成启动和维持的核心驱动力。抑制VEGFA通路已成为多种抗血管生成肿瘤治疗和抗新生血管性眼病（如湿性年龄相关性黄斑变性-wAMD、糖尿病视网膜病变-DME）的基石。
- ANG2: 是血管生成素家族成员，主要在内皮细胞活化或应激时表达。其作用具有显著的上下文依赖性：在稳定的血管中，ANG2作为ANG1（血管稳定因子）的拮抗剂，结合其共同的受体Tie2，破坏内皮细胞-周细胞相互作用，促进血管失稳和重塑；在活跃的血管生成区域（如肿瘤微环境、缺氧组织），高水平的VEGFR信号存在时，ANG2反而可以促进血管新生和发芽。因此，ANG2被视为血管生成的“开关”分子，其活性高度依赖于微环境信号（尤其是VEGF水平）。
- 协同与病理意义： VEGFA和ANG2在肿瘤血管生成、眼部新生血管形成等病理过程中常协同高表达。VEGFA驱动内皮细胞活化，而ANG2则削弱血管稳定性，共同促进异常、渗漏、功能失调的病理性血管生成。同时靶向VEGFA和ANG2通路，理论上可提供更全面、协同的抗血管生成效果，克服单靶点抑制可能出现的耐药或疗效不足问题。这种双靶点阻断策略在多种临床前模型和早期临床试验中展现出前景。
二、 VEGFA/ANG2人源化小鼠模型的构建与核心原理
VEGFA/ANG2双基因人源化小鼠是通过基因工程技术，将小鼠自身的 Vegfa 和 Angpt2 （编码ANG2蛋白的基因）基因序列或其关键功能域替换为其人类同源基因 VEGFA 和 ANGPT2 的对应序列而获得的动物模型。核心技术要点包括：
- 基因靶向替换： 利用胚胎干细胞同源重组技术或CRISPR-Cas9等基因编辑技术，在小鼠基因组中精确地将编码小鼠VEGFA和ANG2蛋白的核心功能域（例如与受体结合的关键区域）替换为编码人类相应功能域的DNA序列。
- 保留调控元件： 改造过程通常力求保留小鼠基因自身的启动子、增强子等调控元件。这保证了人类VEGFA和ANG2蛋白的表达模式和水平（如组织特异性、诱导表达性）尽可能模拟小鼠内源基因的正常生理调控，使模型更贴近真实的生物学背景。
- 双基因同时人源化： 目标是构建同时表达人类VEGFA蛋白（取代小鼠Vegfa）和人类ANG2蛋白（取代小鼠Angpt2）的小鼠模型。这反映了人体内这两种因子共存并相互作用的真实情况。
- 模型验证： 严格的模型验证至关重要，包括基因型确认（人源序列整合）、转录水平检测（人源mRNA表达）、蛋白水平检测（人类VEGFA和ANG2蛋白在小鼠体内的表达、分布与生物学活性验证）。
三、 模型的核心应用价值
该模型的核心价值在于它能够更精确地预测针对人类VEGFA和/或ANG2蛋白开发的治疗药物（如单克隆抗体、受体融合蛋白、小分子抑制剂）在人体内的效果和作用机制：
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抗血管生成药物研发（尤其双特异性抗体/双靶点抑制剂）：
- 药效学评估： 在肿瘤植入模型（如同源肿瘤、人源肿瘤异种移植-PDX模型）或病理生理模型（如激光诱导脉络膜新生血管-CNV模型）中，评估单药靶向VEGFA、单药靶向ANG2、或同时靶向VEGFA/ANG2的双靶点药物（如双特异性抗体、组合疗法）在抑制肿瘤生长、转移、眼内新生血管形成等方面的效果。人源化模型能更准确地反映药物与人类靶标的相互作用。
- 药代动力学（PK）与药效动力学（PD）研究： 研究药物在体内的吸收、分布、代谢、排泄过程（PK），以及药物浓度与靶点占据率、下游信号通路抑制、生物学效应（如血管密度降低、通透性改善）之间的定量关系（PD）。人源化靶点对于建立可靠的PK/PD模型至关重要。
- 耐药机制探索： 研究长期用药后肿瘤或病变组织如何逃逸VEGFA和/或ANG2抑制，有助于发现新的耐药机制和联合治疗策略。
- “血管正常化”研究： 评估药物能否诱导紊乱的肿瘤血管暂时性恢复正常结构和功能（改善血流灌注、降低缺氧、减轻免疫抑制），从而提高化疗药物输送效率或增强免疫治疗（如免疫检查点抑制剂）效果。人源化靶点模型能更真实地反映药物对血管正常化的调节作用。
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肿瘤生物学与免疫微环境研究：
- 利用人源化模型研究VEGFA和ANG2如何协同调控肿瘤血管生成、血管成熟度、血管渗漏性及其对肿瘤进展的影响。
- 探究VEGFA和ANG2对肿瘤免疫微环境（如免疫细胞浸润、免疫抑制状态）的塑造作用，以及靶向这些因子如何影响抗肿瘤免疫反应（例如，血管正常化可能促进T细胞浸润）。
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眼科疾病研究：
- 在湿性AMD、DME、视网膜静脉阻塞（RVO）等模型（如激光诱导CNV、氧诱导视网膜病变-OIR）中，评估抗VEGFA/ANG2药物阻断病理性新生血管形成和血管渗漏的效果。
- 研究ANG2在脉络膜血管（AMD主要病变部位）和视网膜血管（DR/DME主要病变部位）中的特异性作用及与VEGFA的相互作用。
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其他血管相关疾病研究： 模型也可应用于研究VEGFA和ANG2在缺血性疾病（如心肌梗死、脑卒中后血管再生）、炎症性疾病、水肿性疾病等过程中的作用及潜在治疗策略。
四、 优势与意义
- 靶点互作真实性： 同时表达人类VEGFA和ANG2蛋白，更准确地再现了人体内这两条通路共存、交叉对话的复杂性。
- 转化医学桥梁： 显著提高临床前药物筛选的转化价值，降低因靶点种属差异导致药物在人体临床试验中失败的风险（如药效不足、脱靶效应预测不准）。为双靶点药物的早期筛选和优化提供更可靠的平台。
- 机制研究深化： 为深入探究VEGFA与ANG2在生理和病理血管生成中的协同、拮抗或交叉调控机制提供了独特的研究工具，有助于深入理解血管生物学。
- 推动个体化治疗： 有助于识别哪些患者亚群（如ANG2高表达）可能对双靶点治疗更敏感，助力精准医疗。
结语
VEGFA/ANG2双基因人源化小鼠模型是血管生成研究与抗血管药物研发领域一项重要的技术进步。它克服了传统小鼠模型因靶蛋白种属差异带来的局限性，通过在生理环境下表达人类VEGFA和ANG2蛋白，为靶向这两个关键血管生成调控因子的单药及双靶点药物的临床前评价提供了高度相关的平台。该模型极大地增强了实验数据的临床可转化性，加速了针对癌症、新生血管性眼病等重大疾病的新型治疗策略的开发与优化，是推动血管生物学研究和转化医学发展不可或缺的工具。其应用将继续深化我们对血管生成复杂调控网络的理解，并最终惠及患者。