罕見(jiàn)病Leber先天性黑矇的致病機(jī)理介紹及相關(guān)動(dòng)物模型的應(yīng)用

圖1 LCA患者與健康人眼底表現(xiàn)比較
（左為L(zhǎng)CA患者，右為正常人）

關(guān)于LCA診斷標(biāo)準(zhǔn)^[8]，具體如下：
（1）患者6月齡前出現(xiàn)嚴(yán)重視力低下或盲,可伴有眼球震顫、指眼征、黑瞳孔等；
（2）ERG各波形記錄不到或嚴(yán)重降低；
（3）不伴有或伴有其他眼部或其他系統(tǒng)的先天發(fā)育異常。

致病基因與突變
根據(jù)臨床驗(yàn)證和遺傳學(xué)分析，共有23個(gè)基因與LCA相關(guān)，其中最常見(jiàn)的基因?yàn)镚UCY2D、RPE65、CRB1、CEP290等^[9]。

GUCY2D
GUCY2D（圖2）是第一個(gè)被鑒定為與LCA相關(guān)的基因，位于染色體17p13.1上，編碼視網(wǎng)膜鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶-1，該酶參與光轉(zhuǎn)導(dǎo)中的感光器恢復(fù)階段。GUCY2D突變占LCA病例的6-21%。已知GUCY2D相關(guān)LCA病例在生命早期視力極差但靜止不動(dòng)，伴有眼球震顫、眼指征和明顯的畏光^[10,11]。
 

圖2 GUCY2D基因概況

RPE65
染色體1p31.3上的RPE65基因編碼類(lèi)視黃醇異構(gòu)酶（圖3），這是一種在RPE中大量表達(dá)的61kDa酶，負(fù)責(zé)類(lèi)維生素A循環(huán)中的維生素A代謝。這種缺陷導(dǎo)致缺乏11-順式視網(wǎng)膜再生，從而影響視力。RPE65突變占LCA病例的4%-16%，在中國(guó)人群中相對(duì)罕見(jiàn)，但在高加索和印度人群中更為普遍^[12]。
 

圖3 RPE65基因概況
（圖片來(lái)源：RDDC罕見(jiàn)病數(shù)據(jù)中心）

該基因與LCA2最為密切相關(guān)，根據(jù)RDDC數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)（圖4），RPE65基因目前已確認(rèn)存在639個(gè)與LCA2相關(guān)的突變，其中127個(gè)被認(rèn)定為致病性突變，這些突變已被廣泛研究和報(bào)道。
 

圖4 RPE65基因突變與LCA2
（圖片來(lái)源：RDDC罕見(jiàn)病數(shù)據(jù)中心）

疾病模型
動(dòng)物模型的使用成為了不可或缺的工具。這些模型包括了我們熟知的斑馬魚(yú)、小鼠、大鼠、貓、犬以及鳥(niǎo)類(lèi)等，它們各自獨(dú)特的生物學(xué)特性為L(zhǎng)CA的研究提供了豐富的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

斑馬魚(yú)作為一種在遺傳學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的模式生物，其眼睛結(jié)構(gòu)與人類(lèi)具有高度的相似性，使得斑馬魚(yú)成為研究視網(wǎng)膜發(fā)育和疾病機(jī)制的理想模型。特別是在模擬LCA相關(guān)的視網(wǎng)膜病變方面，斑馬魚(yú)模型能夠精準(zhǔn)地重現(xiàn)疾病過(guò)程，為研究疾病的發(fā)病機(jī)制提供了直觀的證據(jù)。

犬類(lèi)模型在LCA研究中同樣占據(jù)了重要地位。相較于其他動(dòng)物，犬類(lèi)的壽命較長(zhǎng)，這使得研究人員能夠長(zhǎng)期觀察疾病的進(jìn)展和演變，為評(píng)估治療效果提供了更廣闊的時(shí)間窗口。此外，犬類(lèi)模型還允許研究人員在更接近自然環(huán)境下研究LCA，從而得到更為貼近實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在LCA研究中，小鼠模型更是發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于小鼠在遺傳和生理上與人類(lèi)具有高度相似性，因此小鼠模型能夠非常準(zhǔn)確地模擬人類(lèi)LCA患者的基因突變和病理特征。借助現(xiàn)代基因編輯技術(shù)，如CRISPR-Cas9，科學(xué)家們能夠精確地在小鼠身上模擬人類(lèi)LCA患者的基因突變，并觀察這些突變?nèi)绾斡绊懸暰W(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)和功能。這些小鼠模型不僅展示了與人類(lèi)LCA患者相似的病理特征，如光感受器細(xì)胞的逐漸退化、視覺(jué)功能的損失以及視網(wǎng)膜的病變，還為評(píng)估潛在的治療方法提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。為了更深入地理解LCA的發(fā)病機(jī)制和開(kāi)發(fā)潛在的治療方法，研究人員已經(jīng)建立了多種小鼠模型來(lái)模擬這一疾�。▓D5）。
 

圖5 用于LCA的小鼠模型^[13]

不同的小鼠模型各具特點(diǎn)：
Cep290敲除小鼠：這些小鼠缺乏CEP290基因，模擬了人類(lèi)LCA患者中CEP290突變導(dǎo)致的視網(wǎng)膜病變。這些小鼠的視網(wǎng)膜發(fā)育不全，感光細(xì)胞逐漸退化，最終導(dǎo)致視力喪失；

Gucy2d敲除小鼠：這種小鼠模型模擬了GUCY2D基因突變導(dǎo)致的LCA。由于GUCY2D是光傳導(dǎo)過(guò)程中的關(guān)鍵酶，這些小鼠的感光細(xì)胞在光刺激下無(wú)法產(chǎn)生正常的信號(hào)，導(dǎo)致視力受損；

RPE65敲除小鼠由于缺乏或異常的RPE65酶活性，無(wú)法有效將全反式視黃醛轉(zhuǎn)化為11-順式視黃醛，導(dǎo)致感光細(xì)胞的功能受損。這種功能損害進(jìn)而引發(fā)視網(wǎng)膜病變，包括視力下降、夜盲癥和視網(wǎng)膜色素變性等癥狀^[13]。

通過(guò)這些小鼠模型，研究人員能夠更直接地觀察LCA的病理過(guò)程，并測(cè)試潛在的治療方法。這些模型為L(zhǎng)CA的研究和治療提供了重要的工具。

治療方法
基因增強(qiáng)療法是LCA潛在治療的主要來(lái)源。已經(jīng)對(duì)常見(jiàn)涉及的基因進(jìn)行了動(dòng)物研究，包括GUCY2D、RPE65、AIPL1、RPGRIP1、LCA5、CEP290和RDH12，主要是通過(guò)使用腺相關(guān)病毒（adeno-associated virus, AAV）載體介導(dǎo)或慢病毒載體介導(dǎo)的基因增強(qiáng)療法^[6]，載體的注射途徑如圖6所示，注射視網(wǎng)膜下或玻璃體內(nèi)^[14]。
 

圖6 基因治療載體注射途徑^[14]

特別值得一提的是，由RPE65基因突變引起的LCA2具有其獨(dú)特性。在此疾病中，視網(wǎng)膜神經(jīng)感覺(jué)細(xì)胞在生命早期的保全尤為重要，因?yàn)榛�因治療的核心思想是通過(guò)引入功能性野生型RPE65基因來(lái)替換受損基因，進(jìn)而維持相對(duì)完整的視覺(jué)功能^[15]。

根據(jù)智慧芽新藥情報(bào)庫(kù)中的LCA基因治療藥物統(tǒng)計(jì)（圖7）可知：目前，針對(duì)RPE65突變的基因治療已取得顯著進(jìn)展，其中Voreligene Neparvovec已進(jìn)入上市階段。此外，針對(duì)GUCY2D、RPE65和CEP290的臨床試驗(yàn)也正如火如荼地進(jìn)行中，這些試驗(yàn)旨在進(jìn)一步驗(yàn)證基因增強(qiáng)療法在治療LCA中的有效性和安全性。值得注意的是，多個(gè)國(guó)家都積極參與到LCA基因治療藥物的研發(fā)中。在中國(guó)，輝大（上海）生物科技有限公司和啟昇（上海）生物科技有限公司等公司也在該領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。其中，輝大（上海）生物科技有限公司研發(fā)的藥物已進(jìn)入臨床1/2期試驗(yàn)，而啟昇（上海）生物科技有限公司的藥物則已進(jìn)入臨床前階段，這些進(jìn)展為L(zhǎng)CA患者帶來(lái)了新的治療選擇和希望。
 

圖7 LCA基因治療藥物研發(fā)現(xiàn)狀
（圖片來(lái)源：智慧芽新藥情報(bào)庫(kù)）
 

RDDC助力LCA綜合征研究

罕見(jiàn)病數(shù)據(jù)中心（RDDC）是國(guó)內(nèi)首個(gè)對(duì)外公開(kāi)、免費(fèi)的罕見(jiàn)病研究數(shù)據(jù)庫(kù)。

 
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