什麼是視網膜色素變性？熱門基因治療靶點和動物模型

什麼是視網膜色素變性？

視網膜色素變性（retinitispigmentosa, RP）

是一種慢性、進行性、遺傳性、營養不良性視網膜退行性病變，與視杆和視錐感光細胞退化及視網膜色素上皮細胞變性密切相關。該病從青年時期發生，前期會有嚴重的眼盲，隨著病情的進展，視野收窄變小至管狀，就像透過一個小孔洞看向四周，可見範圍十分有限。如此持續直至最終完全失明，對患者的生活造成極大的不利影響。

RP的遺傳方式比較複雜，多種基因突變均可導致發病，在遺傳視網膜疾病中，目前發現引發RP的基因大約有70個，且同一種致病基因在不同位點發生突變，其RP型別也不相同。因此，研究人員嘗試透過遞送基因藥物修復發生突變的基因，有針對性地達到治療疾病的效果。

在藥物開發過程中，需要針對疾病和突變基因建立有效的大小鼠模型，用於藥理藥效的評估。下面介紹常見的幾種該疾病在基因治療中常見的靶點和有效的大小鼠模型。

RP的基因治療常見靶點

RP發病率約為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線粒體遺傳RP。目前已鑑定出的相關致病基因靶點就有近百個，其中，

常見的有RHO、PDE6B、MERTK、RLBP1和RPGR等。

1. 視紫紅質(rhodopsin, RHO)：

編碼視紫紅質；視紫紅質是視杆細胞的視色素，透過改變環磷酸鳥苷的濃度，從而調控細胞的膜電位，產生電訊號，並透過視神經傳遞到視皮層形成視覺。RHO基因突變型RP佔常染色體顯性遺傳RP的20%-30%，佔總RP的5%-10%。

圖1 賽業生物可提供Rho的KO/CKO小鼠品系

（源自：“找小鼠，上紅鼠”小鼠資源庫）

2. 磷酸二酯酶β亞基（Phosphodiesterase 6B, PDE6B）：

編碼環鳥苷酸環鳥苷酸β亞基，是視杆細胞視杆細胞光訊號轉導啟用關鍵酶。該蛋白也能調控環磷酸鳥苷的濃度，影響視杆細胞光訊號的轉導。

圖2 賽業生物可提供Pde6b的KO/CKO小鼠品系

（源自：“找小鼠，上紅鼠”小鼠資源庫）

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，會使RPE細胞吞噬死亡光感受器細胞的能力異常，中斷神經上皮的氧及營養供給，導致神經上皮萎縮。

圖3 賽業生物可提供Mertk的KO/CKO小鼠品系

（源自：“找小鼠，上紅鼠”小鼠資源庫）

4. 視黃醛結合蛋白1(retinaldehyde binding protein 1, RLBP1)：

編碼11-順式視黃醛結合蛋白。該蛋白轉運11-順-視黃醛，是視迴圈中重要的分子。如RLBP1發生突變，會導致視迴圈異常，引發感光細胞和RPE細胞退化。

圖4 賽業生物可提供Rlbp1的KO/CKO小鼠品系

（源自：“找小鼠，上紅鼠”小鼠資源庫）

5. 視網膜色素變性GTP酶調節因子

（retinitis pigmentosa GTPase regulator,

RPGR）：

RPGR編碼GTP調節蛋白，與纖毛門相關功能有關，可以參與調節蛋白質轉運。RPGR突變會引起視杆細胞和視錐細胞退化，最終導致視力喪失。

圖5 賽業生物可提供Rpgr的KO/CKO小鼠品系

（源自：“找小鼠，上紅鼠”小鼠資源庫）

RP常用的動物模型

構建合適的大小鼠疾病模型，是研究RP發生機制、開發基因藥物和評價基因藥物療效的重要工具。根據實際的需要，可以夠建目標基因的轉基因、基因敲除、基因點修飾型類的遺傳性RP模型，或經手術、藥物誘導的誘發性RP模型。

目前常用的RP大小鼠模型有很多種，如RD小鼠、 RDS小鼠、RCS大鼠、RHO基因敲除小鼠、MNU誘導RP小鼠等。

RD小鼠模型

RD小鼠是常染色體隱性遺傳RP動物模型，其發病機制是Pde6b基因外顯子7的無義突變，導致視杆細胞cGMP（cyclic guanosine monophosphate）磷酸二酯酶（phosphodiesterase， PDE）亞基功能異常。

比較常用的RD小鼠有兩種，分別是RD1和RD10。

兩種模型的視杆細胞均會發生凋亡，引發RP，但RD10相對於RD1的表型顯得更緩和些，變性時間稍晚，表型較溫和。

RD1小鼠經過OCT檢測和HE病理分析，發現視杆細胞光感受器在3周內迅速凋亡且外核層消失。ERG檢測也顯示RD1小鼠的視覺功能已經完全喪失。

賽業生物已鑑定經典模型RD1和RD10小鼠的相關表型，可承接視網膜疾病檢測服務。

圖6 RD1小鼠模型表型

相比於RD1，RD10的表型顯得更緩和些。經過OCT檢測和HE病理分析，顯示視杆細胞光感受器也會丟失，但進展相對緩慢，6周後外核層才完全消失。ERG檢測也顯示RD10小鼠的視覺功能在第6周完全喪失。

圖7 RD10小鼠模型表型

MNU誘導的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可以選擇性地損傷光感受器細胞，使光感受器細胞漸進性凋亡。是構建視網膜色素變性小鼠常見的一種誘導物，具有快捷、方便、重複性好等優點。

如賽業生物透過MNU誘導RP小鼠模型。

透過腹腔注射MNU，在第0、1、3、5、7天透過OCT檢測，顯示視網膜厚度逐漸減少，於第七天外核層完全消失。

透過ERG在上述5個時間節點檢測，也顯示經MNU誘導的小鼠的明適應和暗適應的功能完全喪失。

圖8 賽業生物的MNU誘導RP小鼠模型表型

（資料來源：賽業生物）

RHO突變小鼠模型

RHO基因合成的視紫紅質與視覺電訊號產生相關，該基因突變的小鼠模型會使感光細胞凋亡。目前有多種基因修飾的RHO突變小鼠模型，比如突變第23個密碼子CCC為CAG，使組氨酸替代脯氨酸。或者其他常見的突變位點改變的RHO點突變小鼠模型。甚至把RHO基因敲除，也是構建RHO突變小鼠模型的一種策略。

目前，已經有CRISPR/Cas9基因編輯技術在人源RHO突變轉基因小鼠中已取得積極療效。

賽業推出RHO全人源化及在全人源化基礎上實現熱門點突變的小鼠，可滿足不同基因治療方式的需求。

RDS小鼠模型

RDS小鼠為常染色體顯性遺傳RP動物模型，由Prph2基因突變而產生。Prph2蛋白是光感受器外節盤膜的結構蛋白，可以維持膜盤穩定性以及正常形態的重要功能。該基因突變會引起盤膜蛋白生成障礙，導致光感受器外節盤膜形成異常。該小鼠模型在出生後第五週開始緩慢變性，出生12個月時感光細胞完全丟失。

RCS大鼠模型

RCS大鼠模型由MERTK基因突變而產生。該模型出生後25天就開始出現光感受器變性；出生後8周，後極部視網膜色素上皮細胞開始丟失；出生後3個月，光感受器細胞基本變性丟失。

參考文獻：

［1］高青，沈吟。視網膜色素變性疾病的藥物治療基礎研究進展［J］。中華實驗眼科雜誌，2018，36（01）：70-74。

［2］鄧方圓，韓夢雨，鄧婷婷，金明。視網膜色素變性基因治療的相關研究進展［J］。國際眼科雜誌，2021，21（07）：1205-1208。