全國愛眼日特輯｜眼科熱門靶點RHO如何實現「1+1=1」式基因治療

今天（6月6日）是第28個全國愛眼日，旨在營造全社會愛眼護眼的良好氛圍。那么你是否知道，今年的愛眼日主題是什么呢？

(資料圖片)

為關注罕見病研究，賽業生物全新策劃罕見病“十宗罪”專欄，旨在從罕見病的致病機理、臨床前疾病模型、基因治療方法等多個角度出發，深入研究罕見病發生和發展的原因。通過探索這些罕見病的原罪，我們希望能夠開發更為完善的疾病模型，同時促進罕見病相關藥物的研發。本期全國愛眼日特輯，讓我們一起來關注眼科罕見病——由RHO基因突變引起的視網膜色素變性。

RHO及相關致病機理

RHO的研究始于上世紀50年代。1957年，美國生物化學家George Wald發現了視覺反應所需的光敏色素，即視紫紅質（Rhodopsin, RHO）[1]，Wald的發現為后來可能實現的視覺復原技術提供了重要基礎。RHO突變是主要的導致視網膜色素變性的罪魁禍首，大多數RHO突變會導致紫紅蛋白在感光細胞中高水平表達，使得大量的突變蛋白在細胞中定位異常并聚集，造成感光細胞凋亡，不能行使正常的光信號傳導功能，其中P23H是RHO突變占比最多的一種致病突變。

早在2000年就有研究人員將野生型RHO基因轉入P23H轉基因大鼠（該大鼠患有視網膜色素變性）中，發現遞送療法顯著減緩了P23H轉基因大鼠的光感受器退化速度[2]，但是，僅僅補充RHO的表達就可以治療由RHO基因突變導致的視網膜色素變性（Retinitis Pigmentosa, RP）嗎？答案顯然不是的，因為針對像RHO-adRP這樣的顯性疾病，還必須同時擺脫對細胞有害的基因產物。

RHO基因治療研究進展

我們來看看在RHO相關的基因治療中，如何通過1+1=1的方式治療RP（即兩種方式作用于同一種疾病）。

1 AAV遞送

Roche和Spark合作開發的藥物RhoNova通過AAV2/5遞送shRNA抑制內源性RHO突變基因表達+補充野生型RHO基因表達=治療RHO突變導致的RP（shRNA+WT-RHO=RP），臨床前研究使用P23H轉基因小鼠作為藥效研究模型[3]。

但更早期的臨床前實驗表明，shRNA的抑制效果在犬疾病模型和人細胞中是有效的，但是在小鼠的Rho序列中是不保守的[4]。這表明P23H轉基因大小鼠模型對于篩選高效的、與患者體內療效一致的shRNA是有缺陷的，因為其內源性Rho基因與人RHO基因的不完全一致性，并不是理想的研究RP相關基因治療的臨床前疾病模型。

2?靶向RHO的CRISPR療法

張鋒創立的Editas公布了其體內基因編輯療法EDIT-103用于治療由RHO突變導致的RP的相關成果。EDIT-103是一種不依賴于突變的基于CRISPR/Cas9的基因編輯療法，遞送敲除和補充突變RHO基因的雙AAV5載體，以保持感光器功能。該療法有望解決150多種RHO突變導致的RP，同樣也是通過gRNA和Cas9靶向突變RHO來抑制其表達+補充野生型RHO基因表達=治療RHO突變導致的RP（Cas9+WT-RHO=RP）。

值得注意的是，為了篩選高效且特異的gRNA，在臨床前動物模型中，研究人員非常聰明地使用了人源化RHO小鼠模型（mRhohRHO/+），即人RHO基因原位替換鼠源Rho基因。臨床前研究表明，hRHO在小鼠體內正常表達，且EDIT-103在該人源化RHO小鼠中表現出顯著的敲除和遞送效果[5]。不難發現，在RP相關的基因療法中，疾病模型攜帶人源基因對于篩選高效特異的藥物是必要條件，人源化疾病模型小鼠是RP相關藥物研發中更好的疾病模型。

應運而生的全基因組人源化模型HUGO-GTTM

Editas公布的管線中除了RHO突變導致的RP，還有CEP290突變導致的先天性黑曚癥10型、USH2A突變導致的Usher綜合征、SERPINA1突變導致的α-1抗胰蛋白酶缺乏癥、CFTR突變導致的囊性纖維化等疾病管線，這些管線的臨床前疾病模型都使用到了人源化小鼠。

為加速新藥研發，「下一代全基因組人源化模型構建計劃」HUGO-GTTM?Program應運而生（HUGO-GT: Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy）。即在罕見病數據中心RDDC（一站式獲取疾病-基因-動物模型-藥物臨床信息的生物數據平臺）的基礎上，賽業生物通過TurboKnockout技術與BAC融合技術實現基因組大片段替換，構建了更適用于遺傳性疾病研究和基因治療藥物開發的全基因組人源化模型。

在眼科疾病領域，賽業生物自主研發的全基因組人源化小鼠包括野生型全基因組人源化小鼠hRHO以及在此基礎上構建的P23H點突變疾病模型hRHO-P23H，以及hCEP290等其他眼科模型。

[1]Wald G . THE MOLECULAR BASIS OF VISUAL EXCITATION[J]. American Scientist, 1954, 42(1):73-95.

[2]Lavail M M , ?Yasumura D , ?Matthes M T , et al. Ribozyme rescue of photoreceptor cells in P23H transgenic rats: Long-term survival and late-stage therapy[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2000, 97(21):11488-11493.

[3]Meng D , ?Ragi S D , ?Tsang S H . Therapy in Rhodopsin-Mediated Autosomal Dominant Retinitis Pigmentosa[J]. Molecular Therapy, 2020, 28(10).

[4]Mutation-independent rhodopsin gene therapy by knockdown and replacement with a single AAV vector[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2018, 115(36):E8547-E8556.

[5]https://ir.editasmedicine.com/news-releases/news-release-details/editas-medicine-presents-preclinical-data-edit-103-rhodopsin-0

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