α-1抗胰蛋白酶（A1AT）缺陷是一种常见的遗传性肝病，由编码A1AT的SERPINA1基因的E366K突变（成熟蛋白中的E342K，即Z突变）引起。这种突变导致A1AT蛋白在肝细胞内质网（ER）中聚合，形成不溶性聚合物，进而引发ER应激和细胞死亡。目前，对于A1AT缺陷导致的进行性肝病，除了肝移植外，尚无其他有效治疗方法。本研究旨在探讨A1AT缺陷患者的肝脏中是否存在体细胞逃逸突变，并揭示其潜在的致病机制。

近日，英国剑桥大学等团队在国际权威期刊nature genetics上在线发表了题为“Selection for somatic escape variants in SERPINA1 in the liver of patients with alpha-1 antitrypsin deficiency”的最新研究成果。该研究揭示了A1AT缺陷患者的肝脏中存在一种选择机制，使得携带特定体细胞突变的肝细胞克隆获得进化优势。这些体细胞突变主要集中在A1AT蛋白的C末端，通过减少Z-A1AT聚合物的积累来减轻内质网应激。

1. 体细胞突变在遗传性CLD中的分布  

   研究者从5名A1AT缺陷患者和5名血色病患者的肝脏中获取样本，并通过激光捕获显微切割技术（LCM）对肝脏组织进行微切割，共获得306个微切割样本。随后，对这些样本进行全基因组测序（WGS）或全外显子测序（WES），以鉴定体细胞突变。结果显示，A1AT缺陷患者的肝脏中，SERPINA1基因的体细胞突变表现出强烈的正选择，而在血色病患者中未发现这种现象。这些体细胞突变主要集中在A1AT蛋白的C末端，导致蛋白截短。

图 A1AT缺陷和血色病的肝脏体细胞变异

 

2. 体细胞突变对A1AT聚合物积累的影响

   研究者通过体外和体内实验，研究了这些C末端截短突变对A1AT聚合物积累的影响。利用中国仓鼠卵巢（CHO）细胞模型，研究者表达了野生型M-A1AT、Z-A1AT以及两种C末端截短突变体（Z-K367*和Z-E387*）。实验结果显示，C末端截短突变体显著减少了Z-A1AT聚合物的积累，并减轻了内质网的破坏。

3. 体细胞突变的进化优势

   研究者分析了A1AT缺陷患者肝脏中体细胞突变的进化模式，并构建了克隆树，以了解这些突变在肝脏中的分布和进化关系。结果显示，这些体细胞突变在A1AT缺陷的疾病环境中具有进化优势，可能通过减少Z-A1AT聚合物的积累来减轻细胞应激。

4. 体细胞突变对A1AT蛋白稳定性和分泌的影响  

   研究者通过脉冲-追踪实验，研究了这些C末端截短突变体的蛋白半衰期，并检测了它们在细胞培养基中的分泌水平。结果显示，Z-K367*和Z-E387*突变体的蛋白半衰期显著短于Z-A1AT，表明这些突变体通过蛋白酶体途径被快速降解。此外，这些突变体在细胞培养基中的分泌水平极低，说明它们未能恢复A1AT的正常分泌功能。

5. 体细胞突变对A1AT聚合物形成的影响  

   研究者通过原生PAGE和SDS-PAGE实验，研究了这些体细胞突变对A1AT聚合物形成的影响，并在A1AT缺陷患者的肝脏组织中进行了免疫组化分析。结果显示，C末端截短突变体在体外和体内均未能形成Z-A1AT聚合物，携带这些突变的肝细胞克隆在体内显示出显著减少的聚合物积累。

6. 体细胞突变对A1AT聚合物积累的体内影响  

   在A1AT缺陷患者的肝脏中，携带非截短突变的肝细胞克隆显示出与野生型肝细胞相似的聚合物负担，而携带C末端截短突变的肝细胞克隆则显示出显著减少的聚合物积累。这表明这些体细胞突变在体内环境中也具有减轻聚合物积累的作用。

综上所述，本研究揭示了A1AT缺陷患者的肝脏中存在一种选择机制，使得携带特定体细胞突变的肝细胞克隆获得进化优势。这些体细胞突变主要集中在A1AT蛋白的C末端，通过减少Z-A1AT聚合物的积累来减轻内质网应激。这一发现不仅为理解A1AT缺陷的病理机制提供了新的视角，还为开发新的治疗方法提供了潜在的靶点。例如，通过靶向A1AT蛋白的C末端，可能有助于减少聚合物的形成，从而减轻肝细胞的应激反应。

原始出处：

Selection for somatic escape variants in SERPINA1 in the liver of patients with alpha-1 antitrypsin deficiency. Nat Genet. 2025 Mar 10. doi: 10.1038/s41588-025-02125-1. Epub ahead of print. PMID: 40065168.

Tags： Nat Genet | A1AT缺陷中的体细胞突变：肝脏疾病的新机制