《PNAS》基因疗法再获升级！可治疗150多种基因突变

日前，美国国家眼科研究所（National Eye Institute, NEI）和宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究人员合作使用基因疗法在狗的遗传性视网膜色素变性（retinitis pigmentosa, RP）模型中成功防止视力丧失。这一基因疗法可能用于延缓或防止患有同样疾病的人类患者的视力丧失。

RP是影响视网膜中感光细胞的一组罕见遗传性疾病。视网膜中的视杆细胞主要在光线昏暗的环境中起作用，它的感光功能依赖于视紫红质（rhodopsin, RHO）蛋白。在遗传性RP患者中，编码RHO蛋白的基因出现突变，这会导致生成的RHO蛋白功能异常。功能异常的RHO蛋白通常会产生细胞毒性，导致视杆细胞死亡。随着感光细胞的逐步死亡，患者的视力逐渐下降。迄今为止，科学家们已经发现了超过150种RHO基因突变可以导致遗传性RP。基因突变种类的繁多给使用基因疗法治疗RP增加了难度，因为针对一种RHO基因突变的基因疗法通常无法用于治疗由于其它基因突变导致的RP。

受到RP影响的视网膜（图片来源：美国国家眼科研究所官方网站）

在这项研究中，研究人员使用了一种创新的基因疗法策略，他们先利用shRNA技术在视杆细胞中降低RHO基因的表达水平，这会削弱有毒RHO蛋白对视杆细胞的影响。然后，他们再向细胞中导入能够表达正常RHO蛋白，但是不会被shRNA抑制的替代RHO基因。这一策略的优势在于它不再局限于纠正单一基因突变，因而可以治疗所有由于RHO基因突变导致的遗传性RP。

研究人员进一步将降低RHO表达的shRNA和替代RHO基因片段加载到同一个病毒载体上，这样只需一次基因疗法注射就可以达到治疗效果。而且这种病毒载体的设计让他们更容易控制shRNA和替代基因表达水平之间的平衡，从而在达到治疗效果的同时避免引入其它副作用。

基因疗法载体同时携带表达shRNA和替代RHO基因的片段（图片来源：美国国家眼科研究所官方网站）

在狗的遗传性RP模型中的实验表明，这种shRNA能够将视杆细胞中RHO蛋白的水平降低到原来的1-2%，而替代RHO基因能够将RHO蛋白的表达水平恢复到正常水平的30%。使用视网膜成像等技术对视网膜的长期跟踪监测表明它的结构和功能都得到了保留。

“我们研发并且概念验证了这种基因疗法可以用于治疗一类最常见的RP类型。”这项研究的资深作者，宾夕法尼亚大学的William A. Beltran博士说。

宾夕法尼亚大学眼科教授William A. Beltran博士（图片来源：宾夕法尼亚大学官方网站）

研究人员希望在一两年内能够启动临床前安全性试验，他们的最终目标是在人类患者中进行临床试验。由于这种疗法只能防止感光细胞死亡，不能重新再生感光细胞，因此它能够为那些遗传性RP进展缓慢的患者提供更多裨益，因为他们的视网膜中还有很多存活的视杆细胞。

参考资料：

[1] Researchers Find Potential New Gene Therapy for Blinding Disease

[2] Mutation-independent rhodopsin gene therapy by knockdown and replacement with a single AAV vector

[3] Facts About Retinitis Pigmentosa