視網(wǎng)膜色素變性的介紹與熱門基因治療靶點和動物模型盤點
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、進行性、遺傳性、營養(yǎng)不良性視網(wǎng)膜退行性病變，與視桿和視錐感光細胞退化及視網(wǎng)膜色素上皮細胞變性密切相關。該病從青年時期發(fā)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，可見范圍十分有限。如此持續(xù)直至最終完全失明，對患者的生活造成極大的不利影響。
RP的遺傳方式比較復雜，多種基因突變均可導致發(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，且同一種致病基因在不同位點發(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發(fā)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(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(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；視紫紅質是視桿細胞的視色素，通過改變環(huán)磷酸鳥苷的濃度，從而調控細胞的膜電位，產(chǎn)生電信號，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，是視桿細胞視桿細胞光信號轉導激活關鍵酶。該蛋白也能調控環(huán)磷酸鳥苷的濃度，影響視桿細胞光信號的轉導。
賽業(yè)生物可提供Pde6b的KO/CKO小鼠品系
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(jīng)上皮的氧及營養(yǎng)供給,導致神經(jīng)上皮萎縮。
賽業(yè)生物可提供Mertk的KO/CKO小鼠品系
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，是視循環(huán)中重要的分子。如RLBP1發(fā)生突變，會導致視循環(huán)異常，引發(fā)感光細胞和RPE細胞退化。
賽業(yè)生物可提供Rlbp1的KO/CKO小鼠品系
5. 視網(wǎng)膜色素變性GTP酶調節(jié)因子（retinitis pigmentosa GTPase regulator, RPGR）：RPGR編碼GTP調節(jié)蛋白，與纖毛門相關功能有關，可以參與調節(jié)蛋白質轉運。RPGR突變會引起視桿細胞和視錐細胞退化，最終導致視力喪失。
賽業(yè)生物可提供Rpgr的KO/CKO小鼠品系
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(fā)生機制、開發(fā)基因藥物和評價基因藥物療效的重要工具。根據(jù)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(jīng)手術、藥物誘導的誘發(fā)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。
1.RD小鼠模型
RD小鼠是常染色體隱性遺傳RP動物模型，其發(fā)病機制是Pde6b基因外顯子7的無義突變，導致視桿細胞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。兩種模型的視桿細胞均會發(fā)生凋亡，引發(fā)RP，但RD10相對于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(jīng)過OCT檢測和HE病理分析，發(fā)現(xiàn)視桿細胞光感受器在3周內(nèi)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(jīng)完全喪失。賽業(yè)生物已鑒定經(jīng)典模型RD1和RD10小鼠的相關表型，可承接視網(wǎng)膜疾病檢測服務。
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檢測和HE病理分析，顯示視桿細胞光感受器也會丟失，但進展相對緩慢，6周后外核層才完全消失。ERG檢測也顯示RD10小鼠的視覺功能在第6周完全喪失。
圖2 RD10小鼠模型表型
2.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(wǎng)膜色素變性小鼠常見的一種誘導物，具有快捷、方便、重復性好等優(yōu)點。
如賽業(yè)生物通過MNU誘導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，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個時間節(jié)點檢測，也顯示經(jīng)MNU誘導的小鼠的明適應和暗適應的功能完全喪失。
賽業(yè)生物的MNU誘導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與視覺電信號產(chǎn)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�；蛘咂渌Ｒ姷耐蛔兾稽c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(jīng)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(yè)推出RHO全人源化及在全人源化基礎上實現(xiàn)熱門點突變的小鼠，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)盤膜的結構蛋白，可以維持膜盤穩(wěn)定性以及正常形態(tài)的重要功能。該基因突變會引起盤膜蛋白生成障礙，導致光感受器外節(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個月時感光細胞完全丟失。
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)膜色素上皮細胞開始丟失；出生后3個月，光感受器細胞基本變性丟失。
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物模型的建立與供應，對于眼科疾病的發(fā)病機制研究、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。除了以上的視網(wǎng)膜色素變性模型，針對先天性黑蒙、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，同時可為研究人員提供個性化定制服務。
點解鏈接：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：基因點突變；Humanization：人源化
參考文獻：
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