全國(guó)愛(ài)眼日特輯|眼科熱門(mén)靶點(diǎn)RHO如何實(shí)現(xiàn)「1+1=1」式基因治療

    來(lái)源: 嗶哩嗶哩2023-06-07 13:29:42
      

    今天(6月6日)是第28個(gè)全國(guó)愛(ài)眼日,旨在營(yíng)造全社會(huì)愛(ài)眼護(hù)眼的良好氛圍。那么你是否知道,今年的愛(ài)眼日主題是什么呢?


    (資料圖片)

    為關(guān)注罕見(jiàn)病研究,賽業(yè)生物全新策劃罕見(jiàn)病“十宗罪”專欄,旨在從罕見(jiàn)病的致病機(jī)理、臨床前疾病模型、基因治療方法等多個(gè)角度出發(fā),深入研究罕見(jiàn)病發(fā)生和發(fā)展的原因。通過(guò)探索這些罕見(jiàn)病的原罪,我們希望能夠開(kāi)發(fā)更為完善的疾病模型,同時(shí)促進(jìn)罕見(jiàn)病相關(guān)藥物的研發(fā)。本期全國(guó)愛(ài)眼日特輯,讓我們一起來(lái)關(guān)注眼科罕見(jiàn)病——由RHO基因突變引起的視網(wǎng)膜色素變性。

    RHO及相關(guān)致病機(jī)理

    RHO的研究始于上世紀(jì)50年代。1957年,美國(guó)生物化學(xué)家George Wald發(fā)現(xiàn)了視覺(jué)反應(yīng)所需的光敏色素,即視紫紅質(zhì)(Rhodopsin, RHO)[1],Wald的發(fā)現(xiàn)為后來(lái)可能實(shí)現(xiàn)的視覺(jué)復(fù)原技術(shù)提供了重要基礎(chǔ)。RHO突變是主要的導(dǎo)致視網(wǎng)膜色素變性的罪魁禍?zhǔn)?/strong>,大多數(shù)RHO突變會(huì)導(dǎo)致紫紅蛋白在感光細(xì)胞中高水平表達(dá),使得大量的突變蛋白在細(xì)胞中定位異常并聚集,造成感光細(xì)胞凋亡,不能行使正常的光信號(hào)傳導(dǎo)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(zhuǎn)入P23H轉(zhuǎn)基因大鼠(該大鼠患有視網(wǎng)膜色素變性)中,發(fā)現(xiàn)遞送療法顯著減緩了P23H轉(zhuǎn)基因大鼠的光感受器退化速度[2],但是,僅僅補(bǔ)充RHO的表達(dá)就可以治療由RHO基因突變導(dǎo)致的視網(wǎng)膜色素變性(Retinitis Pigmentosa, RP)嗎?答案顯然不是的,因?yàn)獒槍?duì)像RHO-adRP這樣的顯性疾病,還必須同時(shí)擺脫對(duì)細(xì)胞有害的基因產(chǎn)物。

    RHO基因治療研究進(jìn)展

    我們來(lái)看看在RHO相關(guān)的基因治療中,如何通過(guò)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(kāi)發(fā)的藥物RhoNova通過(guò)AAV2/5遞送shRNA抑制內(nèi)源性RHO突變基因表達(dá)+補(bǔ)充野生型RHO基因表達(dá)=治療RHO突變導(dǎo)致的RP(shRNA+WT-RHO=RP),臨床前研究使用P23H轉(zhuǎn)基因小鼠作為藥效研究模型[3]。

    但更早期的臨床前實(shí)驗(yàn)表明,shRNA的抑制效果在犬疾病模型和人細(xì)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(zhuǎn)基因大小鼠模型對(duì)于篩選高效的、與患者體內(nèi)療效一致的shRNA是有缺陷的,因?yàn)槠鋬?nèi)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(guān)基因治療的臨床前疾病模型。

    2?靶向RHO的CRISPR療法

    張鋒創(chuàng)立的Editas公布了其體內(nèi)基因編輯療法EDIT-103用于治療由RHO突變導(dǎo)致的RP的相關(guān)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(bǔ)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(dǎo)致的RP,同樣也是通過(guò)gRNA和Cas9靶向突變RHO來(lái)抑制其表達(dá)+補(bǔ)充野生型RHO基因表達(dá)=治療RHO突變導(dǎo)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(dòng)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(nèi)正常表達(dá),且EDIT-103在該人源化RHO小鼠中表現(xiàn)出顯著的敲除和遞送效果[5]。不難發(fā)現(xiàn),在RP相關(guān)的基因療法中,疾病模型攜帶人源基因?qū)τ诤Y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(guān)藥物研發(fā)中更好的疾病模型。

    應(yīng)運(yùn)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(dǎo)致的RP,還有CEP290突變導(dǎo)致的先天性黑曚癥10型、USH2A突變導(dǎo)致的Usher綜合征、SERPINA1突變導(dǎo)致的α-1抗胰蛋白酶缺乏癥、CFTR突變導(dǎo)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(fā),「下一代全基因組人源化模型構(gòu)建計(jì)劃」HUGO-GTTM?Program應(yīng)運(yùn)而生(HUGO-GT: Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy)。即在罕見(jiàn)病數(shù)據(jù)中心RDDC(一站式獲取疾病-基因-動(dòng)物模型-藥物臨床信息的生物數(shù)據(jù)平臺(tái))的基礎(chǔ)上,賽業(yè)生物通過(guò)TurboKnockout技術(shù)與BAC融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)基因組大片段替換,構(gòu)建了更適用于遺傳性疾病研究和基因治療藥物開(kāi)發(fā)的全基因組人源化模型。

    在眼科疾病領(lǐng)域,賽業(yè)生物自主研發(fā)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(chǔ)上構(gòu)建的P23H點(diǎn)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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