什么是視網(wǎng)膜色素變性？
視網(wǎng)膜色素變性（retinitispigmentosa, RP）是一種慢性、進(jìn)行性、遺傳性、營(yíng)養(yǎng)不良性視網(wǎng)膜退行性病變，與視桿和視錐感光細(xì)胞退化及視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞變性密切相關(guān)。該病從青年時(shí)期發(fā)生，前期會(huì)有嚴(yán)重的眼盲，隨著病情的進(jìn)展，視野收窄變小至管狀，就像透過一個(gè)小孔洞看向四周，可見范圍十分有限。如此持續(xù)直至最終完全失明，對(duì)患者的生活造成極大的不利影響。

RP的遺傳方式比較復(fù)雜，多種基因突變均可導(dǎo)致發(fā)病，在遺傳視網(wǎng)膜疾病中，目前發(fā)現(xiàn)引發(fā)RP的基因大約有70個(gè)，且同一種致病基因在不同位點(diǎn)發(fā)生突變，其RP類型也不相同。因此，研究人員嘗試通過遞送基因藥物修復(fù)發(fā)生突變的基因，有針對(duì)性地達(dá)到治療疾病的效果。在藥物開發(fā)過程中，需要針對(duì)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(píng)估。下面介紹常見的幾種該疾病在基因治療中常見的靶點(diǎn)和有效的大小鼠模型。

RP的基因治療常見靶點(diǎn)

RP發(fā)病率約為1：4000，RP有多種遺傳方式：常染色體顯性遺傳（15%-25%）、常染色體隱性遺傳（5%-20%）和X染色體連鎖遺傳（5%-15%），此外還有40%-50%的未知遺傳方式和少數(shù)線粒體遺傳RP。目前已鑒定出的相關(guān)致病基因靶點(diǎn)就有近百個(gè)，其中，常見的有RHO、PDE6B、MERTK、RLBP1和RPGR等。

1. 視紫紅質(zhì)(rhodopsin, RHO)：編碼視紫紅質(zhì)；視紫紅質(zhì)是視桿細(xì)胞的視色素，通過改變環(huán)磷酸鳥苷的濃度，從而調(diào)控細(xì)胞的膜電位，產(chǎn)生電信號(hào)，并通過視神經(jīng)傳遞到視皮層形成視覺。RHO基因突變型RP占常染色體顯性遺傳RP的20%-30%，占總RP的5%-10%。
 

賽業(yè)生物可提供Rho的KO/CKO小鼠品系

 

2. 磷酸二酯酶β亞基（Phosphodiesterase 6B, PDE6B）：編碼環(huán)鳥苷酸環(huán)鳥苷酸β亞基，是視桿細(xì)胞視桿細(xì)胞光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活關(guān)鍵酶。該蛋白也能調(diào)控環(huán)磷酸鳥苷的濃度，影響視桿細(xì)胞光信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。
 

 

3. MER原癌基因酪氨酸激酶(MER proto-oncogene, tyrosine kinase, MERTK)：編碼MER原癌基因酪氨酸激酶。該基因突變時(shí)，會(huì)使RPE細(xì)胞吞噬死亡光感受器細(xì)胞的能力異常，中斷神經(jīng)上皮的氧及營(yíng)養(yǎng)供給,導(dǎo)致神經(jīng)上皮萎縮。
 

 

4. 視黃醛結(jié)合蛋白1(retinaldehyde binding protein 1, RLBP1)：編碼11-順式視黃醛結(jié)合蛋白。該蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)11-順-視黃醛，是視循環(huán)中重要的分子。如RLBP1發(fā)生突變，會(huì)導(dǎo)致視循環(huán)異常，引發(fā)感光細(xì)胞和RPE細(xì)胞退化。
 

 

5. 視網(wǎng)膜色素變性GTP酶調(diào)節(jié)因子（retinitis pigmentosa GTPase regulator, RPGR）：RPGR編碼GTP調(diào)節(jié)蛋白，與纖毛門相關(guān)功能有關(guān)，可以參與調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。RPGR突變會(huì)引起視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞退化，最終導(dǎo)致視力喪失。
 

圖1 RD1小鼠模型表型

 

相比于RD1，RD10的表型顯得更緩和些。經(jīng)過OCT檢測(cè)和HE病理分析，顯示視桿細(xì)胞光感受器也會(huì)丟失，但進(jìn)展相對(duì)緩慢，6周后外核層才完全消失。ERG檢測(cè)也顯示RD10小鼠的視覺功能在第6周完全喪失。
 

圖2 RD10小鼠模型表型

 

2.MNU誘導(dǎo)的RP小鼠模型
MNU（N-甲基-N-亞硝基脲）是一種烷化劑，是常見的致癌物。MNU可以選擇性地?fù)p傷光感受器細(xì)胞，使光感受器細(xì)胞漸進(jìn)性凋亡。是構(gòu)建視網(wǎng)膜色素變性小鼠常見的一種誘導(dǎo)物，具有快捷、方便、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

如賽業(yè)生物通過MNU誘導(dǎo)RP小鼠模型。通過腹腔注射MNU，在第0、1、3、5、7天通過OCT檢測(cè)，顯示視網(wǎng)膜厚度逐漸減少，于第七天外核層完全消失。通過ERG在上述5個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，也顯示經(jīng)MNU誘導(dǎo)的小鼠的明適應(yīng)和暗適應(yīng)的功能完全喪失。
 

賽業(yè)生物的MNU誘導(dǎo)RP小鼠模型表型

 

3.RHO突變小鼠模型
RHO基因合成的視紫紅質(zhì)與視覺電信號(hào)產(chǎn)生相關(guān)，該基因突變的小鼠模型會(huì)使感光細(xì)胞凋亡。目前有多種基因修飾的RHO突變小鼠模型，比如突變第23個(gè)密碼子CCC為CAG，使組氨酸替代脯氨酸�；蛘咂渌�常見的突變位點(diǎn)改變的RHO點(diǎn)突變小鼠模型。甚至把RHO基因敲除，也是構(gòu)建RHO突變小鼠模型的一種策略。

目前，已經(jīng)有CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在人源RHO突變轉(zhuǎn)基因小鼠中已取得積極療效。賽業(yè)推出RHO全人源化及在全人源化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)熱門點(diǎn)突變的小鼠，可滿足不同基因治療方式的需求。

4.RDS小鼠模型
RDS小鼠為常染色體顯性遺傳RP動(dòng)物模型，由Prph2基因突變而產(chǎn)生。Prph2蛋白是光感受器外節(jié)盤膜的結(jié)構(gòu)蛋白，可以維持膜盤穩(wěn)定性以及正常形態(tài)的重要功能。該基因突變會(huì)引起盤膜蛋白生成障礙，導(dǎo)致光感受器外節(jié)盤膜形成異常。該小鼠模型在出生后第五周開始緩慢變性，出生12個(gè)月時(shí)感光細(xì)胞完全丟失。

5.RCS大鼠模型
RCS大鼠模型由MERTK基因突變而產(chǎn)生。該模型出生后25天就開始出現(xiàn)光感受器變性；出生后8周，后極部視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞開始丟失；出生后3個(gè)月，光感受器細(xì)胞基本變性丟失。
 

賽業(yè)生物眼科基因治療解決方案

穩(wěn)定可靠的眼科疾病的動(dòng)物模型的建立與供應(yīng)，對(duì)于眼科疾病的發(fā)病機(jī)制研究、藥物靶點(diǎn)研究以及治療效果評(píng)價(jià)等方面都具有不可估計(jì)的潛力。除了以上的視網(wǎng)膜色素變性模型，針對(duì)先天性黑蒙、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(shí)可為研究人員提供個(gè)性化定制服務(wù)。

點(diǎn)解鏈接：https://www.cyagen.com/cn/zh-cn/community/activity/model-animal-20220415.html

注：KO：基因敲除；CKO：條件性敲除；MU：基因點(diǎn)突變；Humanization：人源化

 

參考文獻(xiàn)：

[1]高青,沈吟.視網(wǎng)膜色素變性疾病的藥物治療基礎(chǔ)研究進(jìn)展[J].中華實(shí)驗(yàn)眼科雜志,2018,36(01):70-74.

[2]鄧方圓,韓夢(mèng)雨,鄧婷婷,金明.視網(wǎng)膜色素變性基因治療的相關(guān)研究進(jìn)展[J].國際眼科雜志,2021,21(07):1205-1208.