都說眼睛是心靈之窗，但有不少人卻無法“看”見光明。據世衛組織公開數據顯示，全球至少22億人視力受損或失明。而我國是世界上盲人最多的國家，占世界盲人總數的18%-20%，其中遺傳性眼病約占兒童盲目和視力損傷的1/3，占盲目和嚴重視力損傷的80%。遺傳性眼病是當前威脅兒童和青少年最主要的致盲性眼病。

遺傳性視網膜疾病（IRD）是一組影響視網膜的異質性遺傳疾病，皆為由光感受器、視網膜色素上皮或脈絡膜的功能障礙和變性而導致視覺障礙，其致病基因超過300個。但目前研究集中于常見的光感受器IRD和黃斑營養不良癥，包括視網膜色素變性、萊伯氏先天性失明癥和Stargardt病等。仍有許多罕見IRD是無法治愈的，如果不加以治療，會導致嚴重的視覺障礙和失明。由于大多數罕見IRD具有單基因性質，且視網膜是AAV等基因治療載體高效靶向部位，因為它具有免疫特權，并已有多種標準化的眼部疾病藥理藥效評價方法。因此，基因治療正在成為許多罕見IRD患者新的希望。在此，我們將介紹幾種罕見IRD疾病基因治療方法的開發，同時推薦幾種可靠的臨床前藥效評價動物疾病模型。
 

01 脈絡膜和視網膜旋轉性萎縮（GACR）

脈絡膜和視網膜旋轉性萎縮（GACR）是一種罕見的常染色體隱性遺傳疾病，屬于氨基酸代謝疾病。它是由編碼線粒體酶鳥氨酸氨基轉移酶（OAT）的基因的致病變異引起的脈絡膜視網膜變性。OAT主要在肝臟中表達，GACR患者血液和其他體液中的鳥氨酸濃度增加。患者會出現視野進行性收縮，導致失明。早期癥狀通常為夜盲和周邊脈絡膜視網膜變性導致的視野收縮，晚期可發展為明顯的中央視力喪失，當黃斑受到影響時，則會完全失明。目前尚無根治性治療方法，但有人提出高水平的鳥氨酸對視網膜的脆弱結構有毒性，降低鳥氨酸水平的早期干預措施或可預防或延緩疾病進展^[1-2]。

OAT缺失的小鼠表現出新生鼠低鳥氨酸血癥和致死性，但可通過短期精氨酸補充拯救。斷奶后，它們發展成類似于人類GACR患者的高鳥氨酸血癥。其視網膜變性緩慢進展，表現為視網膜電圖（ERG）振幅逐漸下降。隨著時間的推移，色素上皮出現異常，光感受器外段變得混亂并縮短，光感受器細胞逐漸流失。OAT缺陷小鼠呈現出與人類GACR相似的疾病表型，是優秀的臨床前動物模型^[3-4]。
 

OAT缺陷小鼠（Oat^-/-）的視網膜電圖（ERG）振幅顯著下降^[3]

基因治療是大多數單基因遺傳病的有效解決方法。最近一項研究利用AAV8載體遞送肝臟特異性啟動子調控OAT基因進行治療。在注射該基因治療載體后，OAT缺陷小鼠的血液和眼杯中的鳥氨酸濃度降低，視網膜電圖得到改善，并且視網膜結構得到部分恢復，這種效果至少可以維持一年的時間^[5]。該研究中AAV8-OAT基因治療能有效地糾正高鳥氨酸血癥并改善視網膜的功能和結構，為靶向肝臟AAV介導的GACR基因治療的有效性提供了概念性證明。
 

AAV介導的肝臟特異性OAT基因治療可改善OAT缺失小鼠（Oat^△）的疾病表型^[5]

02 Usher綜合征Ⅲ型（USH3）

Usher綜合征也被稱為遺傳性耳聾-色素性視網膜炎綜合征，是一組以視網膜色素變性和不同程度聽力損失為特征的常染色體隱性遺傳病，具有遺傳異質性。Usher綜合征Ⅲ型是其中最為罕見的一種，其特征是進行性感覺神經性耳聾和色素性視網膜炎。CLRN1是唯一已知與USH3致病相關的基因。Usher綜合征Ⅲ型患者通常在出生時擁有正常的聽力，但通常在晚童年或青春期開始出現聽力損失，并隨著時間的推移加劇。與聽力表型相似，其眼部表型也是進行性的。視力下降癥狀多在青春期前后出現，多數患者由夜盲起病，繼而視野逐漸縮小，產生管狀視野，隨后失去中央視力和色覺，并最終演變為全盲^[6]。

在小鼠中，Clrn1基因的敲除將導致聽力障礙和視網膜退化。具體的眼部表型為視網膜中光感受器細胞的減少和死亡，導致視力下降和視野縮小。這些癥狀通常在小鼠出生后的早期階段出現，并且隨著時間的推移而加重。同時，Clrn1-KO小鼠在出生后第2天就會出現毛細胞缺陷，并在P21-P25時失聰。研究人員通過在Clrn1-KO小鼠轉入包含UTR區域的Clrn1基因，可以使小鼠顯示出與毛束結構惡化有關的遲發性漸進性聽力損失。除視力和聽力障礙外，Clrn1-KO小鼠還可能出現平衡障礙和運動協調障礙等其他系統的表型變化^[7-10]。
 

Clrn1-KO小鼠（Clrn1^-/-）視網膜電圖（ERG）振幅存在缺陷^[8]

同樣，作為一種單基因遺傳性疾病，針對USH3的基因治療方法也一直在開發中。目前已有多項關于基于AAV的USH3基因治療研究結果的發表^[9-11]。Dinculescu等人利用Clrn1-KO小鼠研究了AAV-CLRN1基因療法在體內的可行性。結果顯示，所有主要類別的視網膜細胞都表達由普遍的、構成性的小雞β-肌動蛋白啟動子驅動的AAV-CLRN1。外源CLRN1主要定位于內節區和外聯合層，類似于內源蛋白的表達模式，這對未來USH3基因治療研究的設計具有重要意義。使用全強度病毒滴度進行亞視網膜遞送導致明顯的視網膜功能損失，表明在光感受器細胞中存在CLRN1表達的臨界限制。這些結果表明需要選擇正確的AAV載體劑量、啟動子和遞送方法來開發安全的USH3治療方法^[11]。

AAV-CLRN1基因療法對Clrn1-KO和野生型小鼠視網膜蛋白表達的影響^[11]
 

03 無脈絡膜癥（CHM）

無脈絡膜癥（CHM）是一種罕見的X連鎖隱性遺傳性疾病，全球范圍內的發病率約為1/50000至1/100000。該疾病的主要癥狀是中央視力逐漸下降，視野變窄，色覺異常等。無脈絡膜癥是由CHM基因突變引起的，該基因位于X染色體上，因此男性較女性患有無脈絡膜癥的情況相對較多。CHM基因編碼的是膜骨架蛋白Rab escort protein-1（REP1），該蛋白質在視網膜色素上皮細胞內發揮重要作用。REP-1的缺失或功能異常會導致視網膜色素上皮細胞退化和視網膜萎縮，從而導致無脈絡膜癥的發生。目前尚無治愈無脈絡膜癥的方法，只能采取措施來緩解癥狀^[12]。在動物研究中，Chm/Rep1全身性或視網膜細胞特異性敲除的小鼠呈現光感受器進行性退化、Rab前肽化缺陷、視網膜色素上皮細胞變性、視網膜萎縮、視網膜血管異常和視力減退等眼部異常表型^[13-14]。
 

Chm/Rep1視網膜特異性敲除將導致光感受器的嚴重退化^[14]

目前至少有八項臨床試驗正在評估通過視網膜下遞送表達CHM的腺相關病毒血清型（AAV）載體介導的基因治療用于無脈絡膜癥（CHM）的治療，其中以Biogen的BIIB111/AAV2-REP1和4D Molecular Therapeutics的4D-110為代表^[15]。雖然BIIB111/AAV2-REP1在3期STAR研究中未能達到主要終點或關鍵次要終點，但在3期STAR研究之前的臨床和臨床前數據仍為未來CHM的基因治療留下了重要的參考數據。從這項研究中收集的臨床見解有助于塑造包括脈絡膜血癥在內的遺傳性視網膜疾病的治療創新。在這些藥物的臨床前研究中，Chm/Rep1基因敲除小鼠仍是重要的藥效評價模型。在其中一項研究中，AAV2/2-CBA-REP1基因治療對Chm/Rep1基因敲除小鼠視網膜的暗適應ERG的a波和b波振幅都呈現劑量相關的影響。高劑量的AAV2/2-CBA-REP1處理可以更好地改善Chm/Rep1基因敲除小鼠的暗適應視網膜功能^[16]。
 

Chm/Rep1基因敲除小鼠用于AAV2/2-CBA-REP1的藥效評價實驗^[16]
 

04 賽業生物罕見病研究資源 基因編輯小鼠

小鼠基因編輯模型在罕見病機制研究和藥物研發評價中起著重要作用，賽業生物擁有數千種自主研發的基因編輯小鼠品系，可提供包括OAT、CLRN1和CHM等在內的多種基因敲除或條件性敲除罕見病研究小鼠模型。同時也可根據您的科研需求進行專業化的定制服務，加速您的課題研究。