ok138cn太阳集团529专注于高通量细胞编辑解决方案

服务新药研发与基础研究

 

在生命科学研究的浩瀚星空中，每一个基因的微小变异都可能决定着生命的律动。KCNJ3基因正是这样一个调控心脏律动与神经兴奋性的关键所在。今天，我们将深入探讨 KCNJ3 基因的功能，以及基于“金标准” H9（WA09）人胚胎干细胞构建的点突变模型如何助力科研突破。

一、 KCNJ3 基因功能：生命的“电控开关”

KCNJ3 基因编码 GIRK1（G蛋白开启内向整流钾通道1）蛋白亚基。它是跨膜钾通道家族的重要成员，具有使钾离子向细胞内流动的倾向大于向外流动的特性。

 

 

GIRK1蛋白的主要功能为：

• 心脏调节器：在心脏系统中，GIRK1 亚基与 GIRK4 结合形成乙酰胆碱激活的钾电流（KACh），是副交感神经调节心率的关键媒介。
• 神经制动器：在神经系统中，它是阿片受体、加纳宾受体和 GAB 受体下游的重要效应器，通过引起细胞膜超极化来降低神经元的兴奋性。

组织分布与疾病关联：

• 大脑表达：在人类大脑中，KCNJ3 在大脑皮层、海马、杏仁核、丘脑和中脑等多个区域均有检测到表达。
• 病理生理学意义：这些通道可能在癫痫、成瘾、唐氏综合征、共济失调和帕金森病的病理过程中发挥作用。
• 癌症研究：在胰腺癌组织中观察到 GIRK1 的表达异常，提示其可能影响细胞增殖和分化。

如果把神经细胞比作一辆高速行驶的赛车，KCNJ3 （GIRK1） 就像是这辆车的智能刹车系统。当它接收到特定信号（GPCR 激活）时，就会通过释放钾离子（刹车）来降低车速（电位），防止由于过度兴奋而导致的“翻车”（如癫痫发作或心率过快）。

二、KCNJ3基因突变相关研究

关于KCNJ3（编码GIRK1蛋白，也称为Kir3.1）的研究强调了其在调控心脏和大脑细胞电兴奋性方面的关键作用。该基因的突变和遗传变异主要与心血管心律失常和对成瘾物质的神经敏感性有关。

1. 心血管突变研究

最重要的临床研究是识别导致遗传性心律失常的突变。

p.N83H突变是一种特定的杂合突变KCNJ3 c.247A>C（p.N83H）已被确定为常染色体显性缓慢心律失常的新原因。这是一种功能增益突变，它增加了KACh即乙酰胆碱激活的钾通道 

临床结局：患有该突变的患者表现出窦性淋巴结功能障碍、心房颤动（AF）伴有缓慢的心室反应，以及房室阻滞.

治疗靶点：利用转基因斑马鱼的研究表明，这些突变诱导的表型可以通过NIP-151阻滞剂来抑制KACh，提供了针对特定类型缓慢心律失常的分子靶向治疗的路径.

2. 神经与行为突变研究

使用基因敲除模型（模拟完全功能丧失突变），揭示了KCNJ3如何影响大脑的奖赏系统及其对药物的反应。

阿片类药物敏感性：Girk1（Kcnj3）基因敲除小鼠会导致对吗啡运动刺激效应的敏感性增加，虽然GIRK1不是该药物效果的主要介质，但它可能是中脑边缘多巴胺系统的调节者.

癫痫与病理生理：由于GIRK通道稳定了静息膜电位，降低其功能的突变与癫痫、共济失调和成瘾的病理生理有关

3. 结构与功能突变

研究人员利用特定的位点导向突变来理解该通道如何与药物和调控蛋白相互作用。

醇结合：GIRK1中Leu246残基（与GIRK2 Leu257同源）的突变已被证明显著减弱酒精及合成激活剂如GiGA1的活化 .

亚基特异性： GIRK1 N端Arg43（R43I）突变与其伴侣亚基GIRK2的突变结合时，发现会降低某些通道激活因子的特异性，帮助科学家绘制药物结合的精确口袋.

4. 干细胞模型中的表达

在人类胚胎干细胞研究中（特别是使用H9/WA09系），KCNJ3被用作结点样（起搏器）细胞的标记。它富含TBX5+心脏祖体，这些细胞最终分化为心脏的专门传导系统。

三、为什么选 H9人胚胎干细胞做 KCNJ3 点突变？

选择 H9（WA09）人胚胎干细胞进行 KCNJ3 基因点突变研究，主要是基于该细胞系在心血管和神经科学研究中的高度成熟性、卓越的分化能力以及完善的基因编辑技术体系。

以下是选择 H9 细胞进行该研究的核心原因：

1. 卓越的多能性与特定谱系分化能力

• 心脏谱系研究的理想模型：KCNJ3（编码 GIRK1 蛋白）在心脏副交感神经调节心率中起关键作用。H9 细胞具有极强的分化潜能，能高效分化为第一心脏野（FHF）、第二心脏野（SHF）及窦房结样（nodal-like）起搏细胞。
• 高表达相关标志物：研究显示，在 hESC 衍生的心脏祖细胞中，KCNJ3 与 HCN4、TBX18 等标志物共同在结点样（起搏器）细胞中高度富集。这使得 H9 成为研究 KCNJ3 突变如何导致缓慢性心律失常（如 p.N83H 突变）的理想体外模型。
• 神经分化优势：KCNJ3 同样是中枢神经系统的重要效应器。H9 细胞已建立成熟的神经外胚层分化方案，可用于研究该基因在癫痫或成瘾等神经疾病中的病理机制。

2. 基因编辑与疾病建模的成熟平台

成熟的 CRISPR/Cas9 体系：H9 细胞是进行 CRISPR/Cas9 介导的基因定点清除或点突变的常用平台。已有研究通过 H9 细胞成功建立了心脏相关基因（如 KCNH2）的增强子缺失模型，并观察到了显著的电生理表型改变。

单细胞克隆可行性：虽然单细胞作对干细胞具有一定压力，但针对 H9 的电穿孔转化及单细胞克隆已形成标准化方案，这对于筛选纯合或杂合点突变细胞株至关重要。

3. “金标准”地位与研究连续性

权威认可与广泛应用：H9 是 1998 年由 James Thomson 教授建立的首批五种人胚胎干细胞系之一。它被列入 NIH 注册库，被视为 hESC 研究的“金标准”。

文献丰富，便于对比：由于全球超过 60% 的 hESC 研究基于 H1 和 H9 细胞，使用 H9 进行 KCNJ3 研究可以充分利用已有的转录组、表观组数据进行对比分析。

4. 模拟早期发育的准确性

优于 iPSC 的发育窗口：在心脏发育研究中，hESC（如 H9）被认为比由终末分化细胞重编程而来的 iPSC 更适合模拟人类胚胎早期的心脏野特化过程，能更真实地反映基因突变对早期发育的影响。

核型稳定性：H9 细胞在多次传代后仍能保持正常的雌性核型（46， XX），这为长期研究点突变后的表型稳定性提供了保障。

四、关键应用： H9人胚胎干细胞做 KCNJ3 点突变细胞系能解决哪些科研问题？

1. 遗传性缓慢性心律失常的“精准”病理模型

文献指出，KCNJ3 的杂合点突变 p.N83H 是导致常染色体显性遗传缓慢性心律失常的新病因。

灵感点：利用 CRISPR/Cas9 在 H9 细胞中构建 p.N83H 突变系，并利用文献中提到的“高产率分化方案”将其特异性诱导为窦房结样（Nodal-like）起搏细胞。

科研价值：目前该研究多见于转基因斑马鱼模型1，构建 H9 来源的人源化起搏细胞模型，可以更真实地模拟人类心脏KACh通道在无乙酰胆碱刺激下的“基础电流”增加现象，验证KACh阻断剂（如 NIP-151）在人源细胞上的治疗效果。

2. 药物成瘾敏感性与中脑多巴胺系统研究

GIRK 通道（尤其是 GIRK2/GIRK3 异源多聚体）调节小鼠中脑多巴胺系统对吗啡等成瘾药物的敏感性。虽然 GIRK1（KCNJ3）在 GABA 神经元中表达，但其缺失并不直接改变吗啡诱导的运动活力，这提示了复杂的细胞类型特异性机制。

灵感点：将 H9 细胞分化为特定的中脑多巴胺（DA）神经元和 GABA 神经元，研究 KCNJ3 基因点突变（或利用 GiGA1 这种 GIRK1 选择性激活剂）如何影响人源神经元的抑制性突触后反应。

科研价值：探索 GIRK1/GIRK2 复合体在人源神经系统中的独特电生理贡献，特别是在药物撤退（Withdrawal）激发的负性情绪状态中的作用。

3. 基于结构生物学的亚基选择性药物筛选

文献提到，GiGA1 是一种 G 蛋白非依赖性的 GIRK1 选择性激活剂，其作用机制涉及 KCNJ3 上的 Arg43 与 KCNJ6 上的 Asp346 形成的盐桥稳定性。

灵感点：在 H9 细胞中引入 KCNJ3 R43I 或相关位点的点突变，观察这些突变如何改变细胞对 GiGA1 或酒精（Alcohol）的反应性。

科研价值：通过 H9 衍生的功能细胞平台，验证计算机虚拟筛选出的潜在药物靶点，开发不具成瘾性且能缓解癫痫发作或慢性疼痛的新型钾通道调节剂。

4. 非编码区 cCREs 与房颤风险变异的功能验证

单细胞表观基因组分析显示，许多房颤（AF）相关的风险变异位于心肌细胞特异性的候选顺式调节元件（cCREs）。

灵感点：利用文献中提到的 ABC（Activity-by-Contact）模型 预测 KCNJ3 附近的增强子。在 H9 细胞中利用 CRISPR 模拟这些非编码区的风险变异（点突变或删除），观察其对 KCNJ3 表达及心肌细胞动作电位时程（APD）的影响。

科研价值：从表观遗传学角度解释为什么某些个体在没有编码区突变的情况下仍具有极高的房颤易感性。

5. 基因编辑过程中的遗传稳定性监测

文献报道H9 等人胚胎干细胞在长期培养或经历单细胞克隆（基因编辑必需步骤）时，极易获得 TP53 等癌症相关突变，并产生生长优势。

灵感点：在进行 KCNJ3 点突变株构建时，同步监测 TP53 突变等位基因频率的动态变化。

科研价值：研究 KCNJ3 通道活性的改变（如膜电位超极化）是否会协同 TP53 突变影响干细胞的自稳态或分化倾向，确保未来临床转化研究的安全性。

五、ok138cn太阳集团529点突变细胞系现货

ok138cn太阳集团529专注于提供高品质的基因编辑细胞模型，我们利用成熟的同源重组修复（HDR）技术，为科研工作者提供：

• 精准设计：海外专研团队针对 KCNJ3 等靶点提供 sgRNA 及 Donor DNA 的最优优化方案。
• 现货供应：提供包括 H9 等多种背景的点突变阳性单克隆细胞株，确保无额外报告或抗性基因引入。
• 完善交付：每株细胞均附带 Sanger 测序报告及详细的构建流程说明，并提供全方位的售后保障。

如果你正在研究人类早期发育、心脏电生理及神经系统疾病，不妨试试这个点突变细胞系模型，或许你能发现新的调控机制或代谢通路信号，为临床治疗提供新的思路。可关注ok138cn太阳集团529点突变现货细胞：

项目信息

细胞名称：H9人胚胎干细胞 │ 基因名称：KCNJ3  │ 突变位点:AAC >CAC│技术路线：RNP+donor电转法（欢迎咨询ok138cn太阳集团529干细胞专属电转仪） │ 点突变纯合子点突变位点Sanger测序检测结果

 参考文献

[1] Diamant I, Clarke DJB, Evangelista JE, Lingam N, Ma'ayan A.Harmonizome 3.0: integrated knowledge about genes and proteins from diverse multi-omics resources. Nucleic Acids Res. 2024 Nov 20. pii: 53(1):D1016-D1028

[2] Rouillard AD, Gundersen GW, Fernandez NF, Wang Z, Monteiro CD, McDermott MG, Ma'ayan A.The harmonizome: a collection of processed datasets gathered to serve and mine knowledge about genes and proteins. Database (Oxford). 2016 Jul 3;2016. pii: baw100.

[3] Noriaki Yamada, Yoshihiro Asano, Mutant KCNJ3 and KCNJ5 Potassium Channels as Novel Molecular Targets in Bradyarrhythmias and Atrial Fibrillation.2019 Apr 30;139(18):2157-2169. doi: 0.1161/CIRCULATIONAHA.118.036761.