據(jù)此前世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《世界視力報告》顯示,在全球范圍內(nèi),至少22億人患有視力障礙或失明,其中有10億人是可以預(yù)防和治療的。報告同時指出,糖尿病視網(wǎng)膜病變、青光眼等疾病占據(jù)了不小的比例,足見其對人類眼部危害之深。要深入了解預(yù)防治療眼部疾病的科學(xué)方法,可以從眼睛的一個重要組成部分說起,即視網(wǎng)膜。
圖1 WHO發(fā)布的《世界視力報告》數(shù)據(jù)[1]
遺傳性視網(wǎng)膜疾病的發(fā)生
眼睛是比照相機(jī)更為精密的成像系統(tǒng),作為眼睛的“底片”,視網(wǎng)膜的厚度僅有0.5毫米,卻在視覺形成過程中發(fā)揮著重要功能。視網(wǎng)膜上任何一種細(xì)胞發(fā)生病變,都可能影響視力。其中光感受器細(xì)胞的功能最為重要,具有排列密度較大、耗能高等特點,也因此容易出現(xiàn)代謝上的異常。由于其功能的特殊性,細(xì)胞功能一旦出現(xiàn)問題,就很可能造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷。
臨床上許多眼科疾病的發(fā)生,與年齡、生活環(huán)境、基因遺傳等因素有關(guān)。其中,很大一部分是由于光感受器細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)出現(xiàn)了問題,導(dǎo)致遺傳性視網(wǎng)膜疾病的發(fā)生。遺傳性視網(wǎng)膜疾病的種類繁多,并且損傷視力,嚴(yán)重者還可能致盲。常見的遺傳性視網(wǎng)膜疾病包括視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa, RP)、雷柏氏先天性黑蒙(leber's congenital amaurosis,LCA)、無脈絡(luò)膜癥、Leber遺傳性視神經(jīng)病變(Leber hereditary optic neuropathy, LHON)等。研究人員通常會利用小鼠來觀察各種病理學(xué)特征,以進(jìn)一步實現(xiàn)遺傳性視網(wǎng)膜疾病相關(guān)的概念驗證和機(jī)制研究。
基因治療常見靶點及大小鼠模型
遺傳性視網(wǎng)膜疾病是由于眼部細(xì)胞的基因表達(dá)出現(xiàn)異常,那么可以以基因治療的思路,通過遞送基因藥物修復(fù)異常表達(dá)的基因,達(dá)到治療疾病的效果。在藥物開發(fā)過程中,需要針對疾病和突變基因創(chuàng)建有效的大小鼠模型,用于藥理藥效的評估。下面介紹常見的幾種遺傳性視網(wǎng)膜疾病及其基因治療常見靶點和有效的大小鼠模型。
01 視網(wǎng)膜色素變性
視網(wǎng)膜色素變性是一種慢性、進(jìn)行性、遺傳性、營養(yǎng)不良性視網(wǎng)膜退行性病變。該病從青年時期發(fā)生,前期會有嚴(yán)重的眼盲,隨著病情的進(jìn)展,視野收窄變小至管狀,最終完全失明。該病的發(fā)生與GTPase調(diào)節(jié)器(RPGR)基因突變密切相關(guān),目前傳統(tǒng)治療方法的療效有限,針對RPGR設(shè)計的基因治療藥物卻有望治愈該疾病。另外,原癌基MERTK、CYP4V2、RHO、CRB1、RP2、USH2A、RLBP1和PDE6B等基因靶點也可用于治療視網(wǎng)膜色素變性。
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注釋:KO:基因敲除;CKO:條件性敲除;MU:基因點突變;Humanization:人源化
02 先天性黑蒙
先天性黑蒙發(fā)病極為迅速,是發(fā)生最早、最嚴(yán)重的遺傳性視網(wǎng)膜病變,部分患者出生時即失去視覺功能,即使出生后有視覺功能,視力也在不斷減退,出生后5-6歲前會喪失全部視覺功能。當(dāng)前針對RPE65、GUCY2D和CEP290等靶點的基因治療藥物正在持續(xù)開發(fā)中。
03 無脈絡(luò)膜癥
無脈絡(luò)膜癥是一種X連鎖視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良,由PER-1基因突變引起,以進(jìn)行性光感受器細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium, RPE)及脈絡(luò)膜的萎縮為特征,臨床上主要表現(xiàn)為夜盲、視野縮窄,后期疾病累及黃斑區(qū)時,會出現(xiàn)中心視力下降,主要影響男性,視力喪失是進(jìn)行性的,并且不可避免地導(dǎo)致失明。目前,無脈絡(luò)膜癥的基因治療已進(jìn)入III期臨床試驗。使用AAV2-REP1的視網(wǎng)膜下遞送的基因替代療法已在英國、加拿大、美國和德國進(jìn)行了試驗。報告顯示,與未治療的眼睛相比,治療的眼睛的視力有所提高。
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04 Leber遺傳性視神經(jīng)病變
Leber遺傳性視神經(jīng)病變是一種主要累及黃斑乳頭束纖維、導(dǎo)致視神經(jīng)退行性變的母系遺傳性疾病。臨床上主要表現(xiàn)為雙眼同時或先后急性或亞急性無痛性視力減退,同時伴有中心視野缺失及色覺障礙。NADH脫氫酶的第四亞基11778位堿基的點突變突變是導(dǎo)致其發(fā)生的常見病因。
穩(wěn)定可靠的眼科疾病的動物模型的建立與供應(yīng),對于眼科疾病的發(fā)病機(jī)制研究、藥物靶點研究以及治療效果評價等方面都具有不可估計的潛力。除了以上推薦的視網(wǎng)膜色素變性、先天性黑蒙等疾病模型,針對黃斑變性、全色盲等,賽業(yè)生物也開發(fā)了一系列基因編輯和人源化小鼠模型,同時可為研究人員提供個性化定制服務(wù)。
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