JNK基因编辑可缓解小鼠中碘酸钠引起的视网膜退化

《Life Sciences》：Gene editing of JNK alleviates sodium iodate-induced retinal degeneration in mice

研究通过构建硫代硫酸钠（SI）诱导的视网膜退化小鼠模型，评估JNK基因敲除对视网膜功能及结构的影响。结果显示，JNK基因抑制显著减轻了SI诱发的视网膜功能下降和色素上皮细胞退化，证实基因编辑抑制JNK信号通路可能为干性AMD治疗提供新策略。

　　

雷涛|何丹雪|陈玉玲|蔡培新|杨坤环|吴建峰|廖春燕|陈敬蒙|吴雅琳

中国福建省厦门市厦门大学医学院厦门眼科中心及眼科研究所，邮编361003

摘要

目的

由于干性年龄相关性黄斑变性（dry AMD）的发病机制复杂，目前仍缺乏有效的治疗策略。尽管已有研究表明c-Jun N末端激酶（JNK）信号通路与干性AMD中的视网膜退化有关，但JNK基因编辑在干性AMD治疗中的效果尚不明确。本研究旨在通过碘酸钠（SI）诱导的视网膜退化模型探讨JNK基因抑制的保护作用，该模型能够再现人类干性AMD的关键特征。

方法

通过给C57BL/6 J小鼠腹腔注射50 mg/kg体重的碘酸钠（SI），构建了视网膜退化模型。采用电视网膜图（ERG）、眼底成像、光学相干断层扫描（OCT）、苏木精-伊红（H&E）染色和全 mount ZO-1免疫荧光染色方法检测视网膜。蛋白质水平通过Western blotting测定。Jnk1^+/?Jnk2^?/?小鼠是通过将Jnk2^?/?小鼠与Jnk1^+/?小鼠杂交获得的。

结果

在C57BL/6 J小鼠中，SI显著激活了视网膜色素上皮（RPE）/脉络膜的JNK信号通路，导致视网膜功能和结构完整性同时受损。而Jnk1^+/?Jnk2^?/?小鼠则得到了显著保护：SI引发的RPE/脉络膜JNK反应及随后的视网膜退化均明显减弱。

结论

JNK基因编辑能有效缓解SI引起的视网膜损伤，可能成为干性AMD的治疗新途径。

引言

视网膜作为视觉的神经基础，是一种结构复杂的组织，其缓慢的退化会导致人类和动物出现不可逆的视力丧失。其中，年龄相关性黄斑变性（AMD）是60岁以上人群视力丧失的主要原因[1,2]。临床上，AMD分为两种类型：新生血管型的“湿性”AMD和萎缩型的“干性”AMD。约88%的AMD患者患有干性AMD，但至今尚无获批的疗法能够阻止其进展[3]。视网膜色素上皮（RPE）及其上的感光细胞构成了视网膜的代谢和视觉核心；当这些细胞受损时，干性AMD就进入了不可逆的阶段[4,5]。RPE维持着感光细胞的健康，其细胞死亡直接导致感光细胞的丧失[4,6]。c-Jun N末端激酶（JNKs）属于丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族中的应激感应分支[7]。过度活跃的JNK信号通路与Stargardt病1型（STGD1）和干性AMD中的感光细胞/RPE萎缩有关[6,7]，也与早产儿视网膜病变中的病理性血管生成及湿性AMD中的脉络膜新生血管形成相关[8,9]。JNK家族包括JNK1、JNK2和JNK3三种亚型[10]。JNK1和JNK2在全身广泛表达，而JNK3主要存在于大脑中，心脏和睾丸中的含量极少[10,11]。因此，视网膜中仅存在JNK1和JNK2。仅敲除JNK1即可有效抑制小鼠的缺氧诱导的视网膜新生血管生成和激光诱导的脉络膜新生血管生成[8,9]。需要注意的是，JNK1和JNK2的双基因敲除在小鼠中会导致胚胎死亡[12]。然而，基因抑制是否能够阻止干性AMD的进展仍是一个未解之谜。

在兔子、大鼠和小鼠中系统性注射碘酸钠（SI）已成为研究干性AMD发病机制和筛选候选疗法的常用方法[[13], [14], [15], [16], [17]]。在不同物种中，SI均能引发快速的RPE退化、感光细胞萎缩和进行性的视网膜变薄，这些变化共同再现了干性AMD的关键解剖特征[[16], [17], [18], [19], [20], [21]]。此外，先前的研究还表明SI能迅速激活人类RPE细胞系ARPE-19中的JNK信号通路[22]。鉴于基因治疗的潜力，本研究旨在探讨JNK基因沉默是否能够有效缓解SI引起的视网膜病变。

实验细节

动物处理

C57BL/6 J野生型（WT）小鼠购自厦门大学实验动物中心。厦门大学生命科学学院的吴建峰博士提供了具有C57BL/6 J遗传背景的Jnk1^+/?和Jnk2^+/?小鼠。Jnk2^?/?小鼠是通过Jnk2^?/?小鼠与Jnk1^+/?小鼠杂交得到的。Jnk1^+/?Jnk2^?/?小鼠则是通过将Jnk2^?/?小鼠与Jnk1^+/?小鼠杂交产生的。所有动物均在厦门大学实验动物中心饲养，遵循12小时光照/12小时黑暗的作息规律。

碘酸钠腹腔注射导致C57BL/6 J小鼠视网膜功能受损和RPE结构改变

在评估了SI的给药方法和剂量后，我们选择以50 mg/kg体重的剂量通过腹腔注射给C57BL/6 J小鼠。在第1、3和5天，分别使用ERG和眼底摄影技术评估了SI处理后的C57BL/6 J小鼠的视网膜功能和RPE形态。结果显示，SI显著且随时间推移导致C57BL/6 J小鼠的视网膜功能下降（图1A）。同样，眼底成像也证实了这一现象。

讨论

研究表明，三种JNK亚型（JNK1、JNK2和JNK3）对小鼠的正常发育都不是必需的[24]。此外，同时敲除Jnk1和Jnk3或Jnk2和Jnk3的小鼠胚胎仍能存活[24]。然而，Jnk1和Jnk2双基因敲除的小鼠胚胎在胚胎发育第15天死亡，表明JNK1和JNK2的功能在胚胎发育过程中至少部分重叠[12]。显然，这些

结论

我们的研究表明，JNK信号通路的激活会促进SI引起的视网膜退化，表明基因抑制JNK是治疗干性AMD的可行策略。

缩写说明

AMD
年龄相关性黄斑变性
JNK
c-Jun N末端激酶
SI
碘酸钠
RPE
视网膜色素上皮
STGD1
Stargardt病1型
ERG
电视网膜图
OCT
光学相干断层扫描
PCR
聚合酶链反应
H&E
苏木精-伊红

CRediT作者贡献声明

雷涛：撰写初稿、方法设计、实验实施、数据分析、数据整理。何丹雪：实验实施。陈玉玲：实验实施。蔡培新：实验实施。杨坤环：实验实施。吴建峰：资源提供。廖春燕：实验实施。陈敬蒙：资源提供。吴雅琳：撰写审查与编辑、撰写初稿、结果验证、项目监督、资源协调、方法设计、实验实施、资金申请、数据分析、数据整理。

出版同意

已获得所有作者的出版同意。

伦理审批与参与同意

厦门大学医学院的机构动物护理和使用委员会批准了所有动物实验（XMULAC20200072）。

资金支持

本研究得到了国家重点研发计划（项目编号：2024YFA1108700）、国家自然科学基金（项目编号：82471093）以及深圳市科技创新计划（项目编号：JCYJ20250604122759011和JCYJ20230807091503007）的资助。

利益冲突声明

所有作者均声明不存在利益冲突。