在生物演化上,魚與人距離遙遠,但在醫學研究上卻出奇地親近。來自以色列「魏茲曼科學研究院(Weizmann Institute of Science)」與「希巴醫療中心(Sheba Medical Center)」的科學家與醫師攜手,利用透明的斑馬魚胚胎模型,成功揭開極罕見且危及生命的淋巴管疾病—「卡波西樣淋巴管瘤(Kaposiform lymphangiomatosis,KLA)」的發病機制,並鎖定兩種極具潛力的治療藥物。這對目前無法根治的KLA患者來說,是一線曙光。該項研究發表於《Journal of Experimental Medicine》期刊。
從病患到模型:探索KLA的起點
事件起於一名9歲男孩因嚴重呼吸困難在希巴醫療中心被診斷出罕見疾病KLA。Shoshana Greenberger教授率領血管異常中心團隊追查病因,發現是「NRAS基因」突變—一種常見的「致癌基因(oncogene)」。然而,現有癌症藥物治療效果有限且副作用強烈。為了深入探討致病機制,Greenberger教授與魏茲曼科學研究院的Karina Yaniv教授合作,利用透明的斑馬魚胚胎建立疾病模型,揭開KLA的分子奧祕。
為何使用斑馬魚模型?
斑馬魚胚胎透明、發育快速,其淋巴系統在基因與構造上與人類高度相似。研究團隊利用這一特性,將病童身上突變的NRAS基因導入斑馬魚胚胎,並確保突變僅在淋巴管細胞中表達,成功重現疾病特徵。這些胚胎出現明顯異常,主淋巴管腫大、心臟變形,證實模型的準確性。Yaniv教授表示,只要看到這些突變胚胎,就知道研究方向是正確的。
解碼機制:NRAS基因突變如何破壞淋巴管?
在正常情況下,NRAS基因只在受到外界訊號刺激時啟動細胞分裂;但在KLA患者體內,突變基因長期處於活化狀態,使淋巴細胞持續增生,導致淋巴管異常擴張與功能失控。透過斑馬魚模型,研究團隊確認了這一機制,並開始尋找能抑制突變基因作用的潛在藥物。
從魚兒到藥物:高通量篩選加速實驗
為了找到能「關閉」過度活化NRAS基因的小分子藥物,研究人員建立自動化高通量篩選系統。該系統可將每條胚胎自動定位、拍攝,並以AI演算法分析其體積與心臟腫脹程度。突變胚胎的體積原本明顯大於正常魚,經藥物處理後顯著縮小、症狀改善。從約150種既有核准藥物中,研究團隊最終篩選出兩種候選藥物,成功在斑馬魚模型中逆轉KLA病徵。後續以患者細胞驗證時,這兩種藥物都能有效抑制異常細胞增生,且副作用較傳統癌症藥物低。Greenberger教授表示,團隊希望能盡快啟動臨床試驗,並透過國際多中心合作募集足夠患者。
未來展望:魚兒開路,治療加速
目前,Yaniv教授團隊持續運用斑馬魚模型研究其他淋巴疾病,並探索為何NRAS基因突變僅影響淋巴管而不損及靜脈或動脈。她指出,這是長期研究目標,但已確定的候選藥物有望更快轉化為臨床應用,造福病患。由於這些藥物已通過安全審核,若能重新定位應用於KLA,臨床推進速度將大幅加快。
資料來源:
https://wis-wander.weizmann.ac.il/life-sciences/fishing-drug-study-brings-hope-treating-rare-disease