低磷酸酯酶症（HPP）是一种罕见的遗传性系统性疾病，由于合成碱性磷酸酶ALP的ALPL基因突变，导致组织非特异性碱性磷酸酶（TNSALP）活性缺失，引发骨骼矿化障碍以及神经递质耗竭。HPP临床表现较为多样，涵盖了骨骼畸形、钙磷代谢紊乱、反复骨折、呼吸衰竭、早发性牙齿脱落及新生儿致死。TNSALP作为定位细胞膜上的酶，能够催化无机焦磷酸盐（PPi）及5'-磷酸吡哆醛（PLP）代谢为下游物质，发挥骨骼矿化功能及合成维生素B6。当机体存在ALPL基因突变时，可导致TNSALP折叠、组装、调节或转运发生异常，造成胞外累积PPi以及PLP，如下图所示。

图1. ALP在骨骼矿化及神经递质合成中发挥重要作用（A）ALP正常水平（B）ALP低水平

目前尚无可以完全治愈低碱性磷酸酯酶症的方法，多采用对症治疗。常用的治疗方法为全身治疗、口腔治疗和酶代替治疗方法。其中酶替代治疗方法已经成为低碱性磷酸酯酶症的重要治疗方法。唯一已被FDA批准的酶替代药物Asfotase alfa，治疗费用较高，且需长期用药，对患者造成较大压力。其他新兴疗法如AAV疗法或细胞疗法在研发过程中。而作为罕见病，HPP的发病率仅约为1/100,000，低发病率导致了临床受试者招募困难、药物开发速度受限。

图2. HPP治疗药物开发进展

为助力HPP药物研发，提高药物在临床前早期研究中的评价效率与精准度，集萃药康推出了Alpl-KO小鼠（品系编号：T014130）。该小鼠按照如下图的基因编辑策略，在C57BL/6JGpt小鼠中实现了ALPL基因纯合敲除（KO/KO）。

图3. Alpl-KO小鼠基因编辑策略

集萃药康已对该品系小鼠进行了部分关键数据的收集。我们发现，Alpl-KO纯合小鼠如不进行人为干预，在出生后可致死；通过在饮食中补充维生素B6可延长Alpl-KO纯合小鼠的存活期，但仍存在发育迟滞（D21体重显著降低）及断奶前部分致死的表型。

图4. Alpl-KO小鼠体重与生存率情况

左图：体重；右图：生存率；纯合：Alpl-KO：KO/KO，杂合：Alpl-KO：KO/WT，野生：Alpl-KO：WT/WT。样本量：n=15 (Alpl-KO：KO/KO D7)→n=12 (Alpl-KO：KO/KO D14)→n=9 (Alpl-KO：KO/KO D21)；n=10 (Alpl-KO：KO/WT)；n=10 (Alpl-KO：WT/WT)

对D21时的Alpl-KO纯合小鼠的血清ALP活性与磷酸盐水平检测结果表明，即使经历了维生素B6干预，Alpl-KO纯合小鼠的血清ALP活性与磷酸盐水平在也相较于杂合小鼠或野生小鼠显著降低，如下图所示。

图5. Alpl-KO小鼠血清ALP活性与磷酸盐水平

左图：血清ALP活性；右图：磷酸盐水平。纯合：Alpl-KO：KO/KO，杂合：Alpl-KO：KO/WT，野生：Alpl-KO：WT/WT。样本量：n=9 (Alpl-KO：KO/KO)；n=10 (Alpl-KO：KO/WT)；n=10 (Alpl-KO：WT/WT)

与HPP患者的临床表现类似，Alpl-KO纯合小鼠的骨骼矿化情况同样存在异常，在D8-D22的各时间DEXA检测(双能X射线吸收测量法)均发现，Alpl-KO纯合小鼠的BMD（骨矿物质密度）、BMC（骨矿物质含量）相较于杂合或野生小鼠有所下降，如下图所示。

图6. Alpl-KO小鼠BMD及BMC检测结果

纯合：Alpl-KO：KO/KO，杂合：Alpl-KO：KO/WT，野生：Alpl-KO：WT/WT。样本量：n=15 (Alpl-KO：KO/KO D8)→n=12 (Alpl-KO：KO/KO D15)→n=8 (Alpl-KO：KO/KO D22)；n=10 (Alpl-KO：KO/WT)；n=10 (Alpl-KO：WT/WT)

Alpl-KO小鼠模型通过完全敲除ALPL基因，精准模拟了人类低磷酸酯酶症（HPP）的核心病理机制，能够出现骨骼矿化障碍、新生儿致死的典型表型。Alpl-KO小鼠通过人为补充维生素B6可部分延长生存期，为机制研究及新型靶向药物的疗效评价提供了关键时间窗口，成为了可填补重症HPP临床前研究的工具空白的关键模型。