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世界卫生组织统计，每年死于心血管疾病的人数多于其他死因，心血管疾病已经成为全球疾病死亡的头号疾病。动脉粥样硬化（Atherosclerosis,AS）作为心血管系统疾病中最常见的疾病，是引发心血管疾病（Cardiovascular disease,CVD）的根本原因，而AS的主要危险因素是高浓度胆固醇，故降脂是预防和治疗心血管疾病的必要手段。

武汉大学宋保亮团队在国际顶刊《Nature》发表题为“Inhibition of ASGR1 decreases lipid levels by promoting cholesterol excretion”的研究指出：抑制ASGR1表达会增加胆固醇外流代谢，从而降低血液胆固醇，减轻动脉粥样硬化和脂肪肝风险。血浆低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和炎症水平的升高是引起动脉粥样硬化主要危险因素，LDL-C主要由肝细胞表面的低密度脂蛋白受体（LDLR）介导代谢。前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶/kexin 9型（PCSK9）以非酶方式结合并促进LDLR的降解，从而增加循环LDL-C。功能丧失（LOF）的PCSK9变体可提高 LDLR 水平并促进 LDL-C 清除。因此，针对PCSK9和ASGR1的靶点研究在心血管疾病方面尤为重要。

PCSK9的结构

PCSK9蛋白主要由人体肝脏细胞合成，在小肠、肾间质细胞及神经元中也有表达。其由人类第1号染色体PCSK9基因编码，在染色体上的位置是1p32.3，Start 55,039,447 bp-End 55,064,852 bp，包含11个内含子和13个外显子。

作为肽酶S8家族的成员，PCSK9蛋白包括四个主要组成部分：信号肽（残基1-30）、N端前蛋白结构域（残基31-152）、催化结构域（残基153-425）和C端结构域（残基426-692）。N端前蛋白结构域具有灵活的晶体结构，通过与催化结构域的相互作用并阻断其活性，调节PCSK9的功能。催化结构域参与LDLR表皮生长因子重复区A（EGF-A）结构域的结合。羧基末端结构域与抵抗素同源三聚体（一种与肥胖和糖尿病相关的小细胞因子）的结构相似，是PCSK9-LDLR复合物转运到内体和溶酶体所必需的。

Human chromosome 1. G-banding ideogram in resolution 850 bphs.

氨基酸序列：PCSK9 - Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 - Homo sapiens (Human) | UniProtKB | UniProt

Showing PCSK9 features for domain(purple), C-terminal domain(chocolate)

PCSK9的功能

作为低密度脂蛋白受体（LDLR）的负转录调节因子，PCSK9在胆固醇稳态中发挥着重要作用。

如果未与PCSK9结合，LDLR能够和LDL-C结合形成LDLR-LDL复合物被内吞入细胞。在内吞体酸性环境中，LDLR呈现发夹状构象。这种构象变化进一步导致LDL-LDLR复合物的解离，使得LDLR能够重新循环回到细胞质膜，而LDL-C被定向到溶酶体进行降解。相反，当PCSK9与细胞表面的LDLR结合（通过LDLR的EGF-A结构域），PCSK9阻止LDLR发生构象变化，这将LDLR重定向到溶酶体中进行降解，使质膜上的LDLR减少。PCSK9 的新结合伴侣蛋白，腺苷酸环化酶相关蛋白1（CAP-1），是PCSK9 降解 LDLR 所必需的。当PCSK9催化结构域结合LDLR时，PCSK9的CHRD与CAP1相互作用，引导蛋白质复合物LDLR / PCSK9 / CAP1走向溶酶体进行降解。因此，PCSK9降低了LDLR在细胞表面的表达，从而减少了LDL的代谢水平，导致高胆固醇血症。事实上，除了对LDL代谢的影响之外，研究表明，PCSK9通过与其他受体（如LRP1，ApoER2和CD36）的相互作用，在动脉粥样硬化的不同阶段行使着功能。此外，在小肠和餐后脂质血症中，PCSK9还对富含载脂蛋白B的甘油三酯产生有着重要作用。

因此，针对PCSK9的抑制性人单克隆抗体的开发在CVD方面具备强大的治疗前景，并且已被证明可以降低临床人群中心血管疾病的风险。

PCSK9 effects on targeting low-density lipoprotein receptor(LDLR)towards lysosomal degradation or recycling, depending on PCSK9 binding to cyclase-associated protein 1(CAP-1).

ASGR1的结构

ASGR是一种跨膜异构体糖蛋白，几乎完全由肝实质细胞合成，在人皮肤真皮细胞中也有表达，而外周血单核细胞中的表达水平则很低，具有C型凝集素的功能，能特异性摄取糖蛋白。

ASGR在哺乳动物中高度保守，包含两个亚单位，脱糖蛋白受体1（ASGR1）和脱糖蛋白受体2（ASGR2）。这些亚单位可以形成不同的四聚体结构，如二聚体、三聚体和四聚体，以实现特定底物结合或内吞作用。其中ASGR1是主要亚单位，由8个外显子组成，大约长度为6kb。ASGR2是次要亚单位，由9个外显子组成，大约长度为13.5kb。

ASGR1基因编码ASGR1蛋白，该基因位于人类染色体17p13.1，Start 7,173,431 bp-End 7,179,564bp。

Human chromosome 17. G-banding ideogram in resolution 850 bphs.

ASGR1蛋白由胞外结构域、跨膜域和胞内结构域组成。细胞外结构域是ASGR1蛋白的胞外部分，大小约250-300氨基酸残基，由ASGR1α亚基组成。胞外结构域的是该蛋白的功能关键部分，它包含一个N-末端信号肽序列（用于蛋白质的细胞内外定位）和糖结合位点。糖蛋白结合结构域大约有100-150氨基酸，包括两个结合位点，分别为结合非甘露糖基化的糖蛋白的高亲和力结合位点和低亲和力结合位点。糖结合位点通常识别和结合到糖蛋白上的半乳糖或N-乙酰半乳糖胺单元，参与糖蛋白的内化和清除。ASGR1蛋白的跨膜区域大小约为20-30氨基酸残基，连接细胞外结构域和胞质域，通常由ASGR1α亚基中一个或多个α螺旋组成，嵌入细胞膜中。跨膜域的主要功能是维持ASGR1蛋白的稳定性和定位。胞内结构域的大小约为50-100氨基酸残基，位于ASGR1蛋白的C端，主要由ASGR1β亚基组成。胞质域在ASGR1的信号转导和内化过程中发挥重要作用。它包含一些信号序列和结构域，同细胞内的其他蛋白质相互作用，从而调控ASGR1的内化和下游信号传递。

ASGR1蛋白的整体结构赋予了它与糖蛋白的特异性相互作用能力和内化功能。通过细胞外结构域与糖蛋白的结合，ASGR1介导糖蛋白的内化和清除，起到调节体内糖蛋白代谢的重要作用。

氨基酸序列：ASGR1 - Asialoglycoprotein receptor 1 - Homo sapiens (Human) | UniProtKB | UniProt

Showing ASGR1 features for compositional bias(black1-22), region(chocolate), motif(dark purple), coiled coil(black61-123), domain(purple).

ASGR1的功能

ASGR1与PCSK9一样，也能降低胆固醇。研究表明，ASGR1缺失的人杂合子携带者患冠状动脉疾病的风险降低约34%，体内非HDL胆固醇降低约10%至14%。ASGR1主要作用机理是去唾液酸糖蛋白(配体)与位于细胞膜上的ASGR1结合，经过内吞途径，进入到溶酶体中，在溶酶体酸性条件下结合物被降解成游离氨基酸等营养物质。随之溶酶体表面的mTORC1激活及AMPK的抑制，SREBP1功能增加，脂肪酸合成上升。下游泛素连接酶BRCA1/BARD1的蛋白水平提高，进一步促进LXR蛋白的降解，下调了ABCG5/G8和ABCA1的表达，减少胆固醇外排和高密度脂蛋白（HDL）含量。而当ASGR1缺失或被抑制时，糖蛋白内吞降解减少，溶酶体内的氨基酸水平降低，导致mTORC1抑制和AMPK激活，一方面E3泛素连接酶复合物BRCA1/BARD1减少，引起LXR增多，ABCG5/G8和ABCA1表达增加，胆固醇外排和HDL增多；另一方面AMPK抑制SREBP通路，防止脂肪酸合成增加，进一步降低了脂肪肝和高甘油三酯血症风险。因此ASGR1的缺乏或药物抑制是治疗高胆固醇血症新的思路和方法。

 ASGR1 can regulate LXR and SREBP by the BRCA1/BARD1-mTOR/AMPK pathway.

ASGR1与PCSK9药物研发

目前他汀类药物是普遍的降血脂药物，用来降低心血管疾病的发病率和死亡率，其中，立普妥是自1992年上市以来历史销售额超过1000亿美元的“药王”。然而鉴于超过70%的临床动脉粥样硬化（CVD）患者体内未达到LDL-C<70mg / dL的目标水平，说明他汀类药物在单药治疗方面存在一定局限性，也存在对药物不敏感的患者。此外，每日服用他汀类药物会伴随一定副作用，包括高血糖、横纹肌溶解、肝功能损害以及记忆和认知障碍等。因此，迫切需要寻找新的降血脂策略和药物靶点，以开辟降脂治疗的新时代。

考虑到LDLR在体内的循环作用，并且PCSK9的作用是阻止其细胞内再循环，单克隆抗体的阻断作用将促进LDLR在细胞膜上的循环，从而诱导血浆中LDL-C的摄取和LDL-C水平的降低。由转基因小鼠平台开发的两种全人源单克隆抗体alirocumab和evolocumab能阻止PCSK9和EGF-A与LDLR的相互作用，并且阿利库单抗和依洛尤单抗已被批准用于治疗高胆固醇血症，作为CVD和/或家族性高胆固醇血症患者的辅助治疗手段。今年6月21日，中国国家药监局药品审评中心（CDE）报道已经受理恒瑞医药的1类新药——注射用瑞卡西单抗的上市申请。瑞卡西单抗（Recaticimab，SHR-1209）是一款抗PCSK9单抗，拟开发用于治疗高胆固醇血症。RNA干扰疗法（siRNA）是一种新的创新疗法，通过与mRNA编码区的特定序列结合，导致mRNA的降解，靶向特异性沉默基因。基于该疗法开发的Inclisiran是一种化学合成的靶向PCSK9的siRNA，这种小siRNA的引导链在细胞内与RNA诱导的沉默复合物（RISC）结合，RISC与特异性编码PCSK9的mRNA分子结合后，mRNA被催化降解，抑制肝脏中PCSK9的蛋白合成，从而显着降低LDL-C水平。由于Inclisiran能很大程度降低LDL-C水平，与高强度他汀类药物相似（>LDL-C降低50%），因此Inclisiran的给药频率更低，更具优势。除了单克隆抗体和siRNA，PCSK9疫苗接种是一种永久性使PCSK9沉默的方法。尽管在小鼠或猕猴体内，肽的疫苗（包括PCSK9衍生肽的噬菌体病毒样颗粒）表现出一定的效果，然而修饰性脂质纳米颗粒或全长PCSK9有效衣壳样颗粒的PCSK9疫苗能否批准用于治疗，仍需进一步的研究与毒副作用评估。去年，武汉大学宋保亮课题组的研究揭示了ASGR1在胆固醇外排代谢中的作用，并在小鼠模型中证明了ASGR1中和抗体和小核酸药物在临床前的作用效果。然而，对于ASGR1靶点的抗体药物的临床研究仍处于早期阶段，面临着更大的工作和挑战。让我们期待靶向ASGR1的药物也能够和他汀类药物、PCSK9类药物一样，在人类对抗高血脂的战场上大放异彩。

法国ProteoGenix科学团队专注于重组蛋白和抗体产品的开发和定制服务，旗下AntibodySystem开发出一系列针对PCSK9和ASGR1相关抗体产品及相关抗体药物研究。