研究人员开发了罕见纤毛病的基因疗法

　　

   

   

图:使用AAV-NPHP5治疗患者来源的视网膜类器官可恢复感光器外节的视紫红质定位。上图:DNA染色的类维生素a(蓝色)，NPHP5(红色)和视紫红质(绿色)。下图:近距离观察被视紫红质染成绿色的类器官感光层。改编自Kruczek等人，2022年。    

图片来源:Anand Swaroop博士和Kamil Kruczek博士，国家眼科研究所

美国国家眼科研究所(NEI)的研究人员开发了一种基因疗法，可以挽救由一种莱伯氏先天性黑朦(LCA)引起的视网膜细胞纤毛缺陷。LCA是一种导致儿童早期失明的疾病。通过使用患者来源的视网膜类器官(也被称为视网膜培养皿)，研究人员发现了一种LCA，它是由基因突变引起的NPHP5(也被称为IQCB1)基因会导致初级纤毛的严重缺陷，这种结构几乎存在于身体的所有细胞中。这一发现不仅阐明了NPHP5蛋白在初级纤毛中的功能，而且为这种致盲疾病提供了一种潜在的治疗方法。NEI是美国国立卫生研究院的一部分。

“看到小孩子因为早期LCA而失明，这很令人难过。该研究的首席研究员、NEI神经生物学神经变性和修复实验室的高级研究员Anand Swaroop博士说:“NPHP5缺乏会以较轻的形式导致早期失明，而在更严重的形式中，许多患者还会表现出视网膜变性和肾脏疾病。”“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，而且，通过进一步的研究，这种方法甚至可能有助于治疗这种疾病的其他影响。”

LCA是一种罕见的遗传病，会导致眼睛后部感光视网膜的退化。至少25种不同基因的缺陷会导致LCA。虽然有一种可用的基因疗法治疗一种LCA，但所有其他形式的疾病都没有治疗方法。由突变引起的LCA类型NPHP5相对比较少见。在所有情况下，它都会导致失明，在许多情况下，它还会导致肾脏衰竭，这种情况被称为Senior-Løken Syndrome。

三位博士后研究员Kamil Kruczek博士、zpeng Qu博士和Emily Welby博士与研究团队的其他成员采集了两名患者的干细胞样本NPHP5 国立卫生研究院临床中心的缺陷这些干细胞样本被用于生成视网膜类器官，培养具有许多实际原生视网膜的结构和功能特征的组织簇。患者来源的类视网膜器官特别有价值，因为它们密切地模拟了实际患者的基因型和视网膜疾病表现，并提供了一个“类人”组织环境，用于测试治疗干预，包括基因疗法。与患者一样，这些视网膜类器官显示出光感受器的缺陷，包括光感受器的“外节”部分的丧失。

在健康的视网膜中，光感受器的外段含有一种叫做视蛋白的感光分子。当外部部分暴露在光线下时，光感受器会发出一种神经信号，传递到大脑并调节视觉。光感受器外段是一种特殊类型的初级纤毛，一种在几乎所有动物细胞中发现的古老结构。

在健康的眼睛中，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。此前对小鼠的研究表明，NPHP5与纤毛有关，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。

在目前的研究中，研究人员发现患者来源的视网膜器官样细胞中NPHP5蛋白水平下降，以及另一种名为CEP-290的蛋白水平下降，该蛋白与NPHP5相互作用，形成初级睫状细胞门。此外，类视网膜器官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找到了。

当研究人员引入一种腺相关病毒(AAV)载体，其中包含一种功能版本的NPHP5 作为基因治疗的载体，类视网膜器官表现出明显的视蛋白外节段适当位置的恢复。研究结果还表明，功能性NPHP5可能稳定了初级纤毛门。

文章标题

In vitro modeling and rescue of ciliopathy associated with IQCB1/NPHP5 mutations using patient-derived cells