2022 09 09
美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）下属的国家眼科研究所（NEI）的研究人员开发了一种基因疗法，可以挽救受一种莱伯先天性黑蒙症（LCA）影响的视网膜细胞中的纤毛缺陷，这种疾病会导致儿童在生命早期失明。研究人员使用患者衍生的视网膜类器官——培养皿中视网膜——发现由 NPHP5（也称为IQCB1）基因突变导致的一种LCA会导致初级纤毛的严重缺陷，这种结构几乎存在于人体所有细胞中。他们的体外发现揭示了原发纤毛中NPHP5蛋白的功能，但也导致了这种致盲性疾病的潜在治疗。该团队开发了一种腺相关病毒（AAV）介导的IQCB1/NPHP5基因增强疗法，改善了NPHP5-LC视网膜类器官的疾病表型。
“看到幼儿因早发LCA而失明真是太令人难过了，”研究负责人阿南德·斯瓦鲁普博士说，他是NEI神经生物学神经变性和修复实验室的高级研究员。“NPHP5缺乏会导致轻度的早期失明，而在更严重的情况下，许多患者还表现出肾脏疾病和视网膜变性。我们设计了一种基因治疗方法，可以帮助预防患有这种疾病的儿童失明，通过进一步的研究，这种方法甚至可能有助于治疗该疾病对身体的其他影响。”
Swaroop及其同事在一篇题为“使用患者来源细胞对与IQCB1/NPHP5突变相关的纤毛病进行体外建模和拯救”的论文中报告了他们在干细胞报告中的研究进展
LCA是一种罕见的遗传性疾病，导致眼睛后部视网膜感光细胞退化。至少25种不同基因的缺陷可导致LCA。虽然已经有一种类形的LCA有可用的基因治疗，但所有其他类形的疾病都没有治疗方法。
NPHP5突变引起的LCA类型比较少见。它在所有情况下都会导致失明，在许多情况下还可能导致肾脏衰竭，这种情况称为 Senior-Løken 综合征。 “编码含有 B1 (IQCB1/NPHP5) 的 IQ 钙调蛋白结合基序的基因突变是家族性肾病-视网膜营养不良 Senior-Loken综合征 最常见原因，并且在非综合征性 Leber 先天性黑蒙 (LCA) 患者中也可以检测到。 )，作者评论道。 “值得注意的是，SLSN 患者表现出不同程度的肾功能障碍，而在儿童早期观察到视觉功能缺陷，并对患者的生活质量产生重大影响，这使光感受器成为治疗发展的重要目标。”
在他们的研究中，包括Kamil Kruczek博士、Zepeng Qu博士和Emily Welby博士在内的Swaroop团队在NIH临床中心收集了两名NPHP5缺乏症患者的细胞样本。这些干细胞样本用于生成视网膜类器官，培养的组织簇具有天然视网膜的许多结构和功能特征。“对于体外疾病建模，我们从NPHP5-LCA患者中获得了真皮成纤维细胞，这些成纤维细胞被重新编程为诱导多能干细胞（IPSC），并分化为视网膜色素上皮（RPE）和视网膜类器官，”该团队解释道。
患者衍生的视网膜类器官是一个特别有价值的模型，因为它们密切模拟了患者表现出的基因型和视网膜疾病表现，也为测试治疗干预（包括基因治疗）提供了“类人”组织环境。与患者自身一样，研究人员开发的视网膜类器官显示了光感受器的缺陷，包括称为外段的光感受器部分的缺失。光感受器外段是一种特殊类型的初级纤毛，这是几乎所有动物细胞中都存在的古老结构。
在健康的视网膜中，光感受器的外段含有感光视蛋白。当外部部分暴露在光下时，感光器启动神经信号，该信号传播到大脑并调节视觉。
在正常健康的眼睛中，NPHP5蛋白被认为位于初级纤毛底部的门状结构，帮助过滤进入纤毛的蛋白质。先前对小鼠的研究表明，NPHP5参与纤毛，但研究人员尚不清楚NPHP5在光感受器纤毛中的确切作用，也不清楚突变如何影响蛋白质的功能。
在本研究中，研究人员发现患者源性视网膜类器官细胞中NPHP5蛋白水平降低，以及另一种称为CEP-290的蛋白水平降低。CEP-29与NPHP5相互作用并形成主要纤毛门。CEP-290基因突变是LCA最常见的原因。
此外，视网膜类器官中的光感受器外段完全缺失，而本应定位于外段的视蛋白却在光感受器细胞体的其他地方发现。 “减少的 CEP290 蛋白以及异常的纤毛形态为 NPHP5-LCA 发病机制提供了有用的机制见解，”研究小组指出。
当研究人员引入包含 NPHP5 功能版本的 AAV 载体作为基因治疗载体时，视网膜类器官显示出集中在外段适当位置的视蛋白显着恢复。研究结果还表明，功能性 NPHP5 可能稳定了初级纤毛门。研究人员进一步指出：“本研究中建立的患者特异性视网膜类器官应该有助于进一步剖析光感受器纤毛中的 NPHP5 功能。”
作者评论说，使用 AAV 载体的基因治疗已成为许多遗传性视网膜病变的有效治疗方法，有趣的是，先前的研究表明，在 Nphp5 基因敲除小鼠和携带 NPHP5 突变的原发狗模型中，使用 AAV 可以改善视觉功能载体以提供完整的 IQCB1/NPHP5 编码区。 “动物模型提供了必要的体内概念证明，而我们的工作用人类特异性系统补充了这些研究，并评估了体外患者衍生组织中光感受器表型的拯救，”研究小组总结道。 “我们还可以通过 AAV 介导的基因治疗来挽救视网膜类器官中的光感受器 OS 缺陷，突出了该模型系统在开发未来纤毛病治疗方法中的实用性……因此，我们的研究建立了人类疾病模型和 NPHP5-LCA 治疗途径。 ”
https://www.genengnews.com/topic ... d-blinding-disease/ |
