视网膜基因治疗（voretigene neparvovec）疗效受视觉皮层半球优势机制影响：探索基因治疗新方向

本文研究了 10 名 RPE65 相关视网膜变性（RPE65 - RD）患者接受 voretigene neparvovec 基因治疗的效果。发现治疗后患者低亮度下光敏感度提升，且右半球神经反应增强，这与皮层优势机制有关。提示基因治疗效果受皮层机制制约，或需结合神经康复治疗。

　　

研究背景

Leber 先天性黑蒙（LCA）谱系包含 LCA、严重儿童早期发病视网膜变性（SECORD）和儿童早期发病视网膜变性（ECORD），均为罕见遗传性视网膜变性（IRD）。其特征为遗传异质性和严重视力障碍，LCA 患者视网膜对光刺激的电反应不可检测或显著降低。不同光感受器的退化模式存在时间差异，杆细胞早期受影响，锥细胞晚期退化。

RPE65 基因变异是 LCA 的致病原因之一，占 5 - 10% 的 LCA 病例。RPE65 基因编码的蛋白在视网膜色素上皮中具有异构水解酶活性，其缺失会导致光感受器的视蛋白无法有效捕获光并将光转化为电信号，进而使视觉功能严重恶化。携带 RPE65 双等位基因突变的患者通常表现出严重的表型，从 LCA 到 SECORD/ECORD 不等。

随着生物技术的发展，基因治疗（GT）在改善 IRD 患者视觉功能方面取得了进展。2017 年，voretigene neparvovec（AAV2 - hRPE65v2，商品名 Luxturna?）被美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗 RPE65 相关视网膜变性（RPE65 - RD）。该治疗通过视网膜下注射携带 RPE65 基因的腺相关病毒 2 型（AAV2），旨在减缓视网膜细胞的退化，恢复患者的部分视觉功能。已有研究表明，voretigene neparvovec 能显著改善患者在低光条件下的周边视觉功能，但对中心视力和锥细胞功能的影响存在争议，且其对不同视觉通路的作用尚不清楚。

本研究旨在通过功能测试和神经成像，探究接受 voretigene neparvovec 基因治疗的 RPE65 - RD 患者的皮层对视觉功能恢复的反应，明确治疗在不同处理通道中的功能益处是否依赖于高级皮层机制，并首次在该临床群体中使用群体感受野（pRFs）映射技术分析视网膜拓扑图。

研究方法

1. 研究设计和参与者：本研究为前瞻性研究，纳入了 10 名连续的符合 voretigene neparvovec 治疗条件的 RPE65 - RD 患者。患者通过 IRD - PT 注册中心（http://www.retina.com.pt）确定，并由一名 IRD 专家进行术前评估。纳入标准为携带 RPE65 双等位基因突变（美国医学遗传学与基因组学学院定义的 IV 类或 V 类变异）且光谱域光学相干断层扫描（SD - OCT）显示有存活视网膜细胞。排除标准包括单等位基因突变、III 类突变、中央凹厚度小于 100 微米、无存活视网膜细胞证据、最佳矫正视力（BCVA）小于 20/800 以及无法进行功能测试等。患者在充分了解研究程序后提供书面知情同意，研究遵循赫尔辛基宣言并获得科英布拉大学伦理委员会批准。
2. 干预措施：所有参与者均接受双侧 25G 平坦部玻璃体切除术，随后进行视网膜下注射 0.3 mL 的 AAV2 - hRPE65v2。注射由两名资深玻璃体视网膜外科医生操作，在靠近颞上血管弓处进行，距离黄斑中心至少 2 mm，所有治疗眼均出现黄斑脱离，以确保治疗溶液到达黄斑下区域。为标准化操作，先治疗右眼，一周后治疗左眼，围手术期给予患者口服皮质类固醇。
3. 心理物理学评估：在基线（治疗前）和手术注射 AAV - hRPE65v2 后 12 个月，进行全视野刺激阈值（FST）、最佳矫正视力（BCVA）和中心视野测试。FST 使用 DiagnosysFST? 模块和 ColorFlash?刺激器评估光感受器对光的敏感性；BCVA 基于早期糖尿病视网膜病变研究（ETDRS）字母表测量；中央凹敏感性（FS）通过 Humphrey 设备的 10 - 2 策略进行计算机静态视野检查。
4. 磁共振成像：在基线和 12 个月时，使用 3 T 扫描仪（Magneton Prisma Fit，西门子）从葡萄牙脑成像网络获取磁共振成像（MRI）数据。采集协议包括高分辨率 3D T1 加权磁化准备快速梯度回波序列，以及五次功能磁共振成像（fMRI）采集，其中三次采用块设计范式（分别针对右眼、左眼和双眼），两次采用同时条形刺激。
5. 刺激和实验设计：视觉刺激在 MATLAB 软件中设计，通过 40 英寸 LCD 屏幕在 MRI 扫描仪内呈现。块设计范式刺激采用恒定 5 lux 光强度，呈现 8×8 黑白棋盘格图案，白色方块闪烁频率为 8 Hz，棋盘格方块大小为 3.54°×1.94°，白色方块亮度分为高（246.3 cd/m2）、中（87.46 cd/m2）、低（22.8 cd/m2）三个水平，黑色方块亮度恒定为 0.13 cd/m2。每个 fMRI 运行针对一种条件（双眼、右眼、左眼），包含 19 个块，其中 9 个活动块（每个亮度水平 3 个块）随机穿插 10 个休息块（15 秒黑屏）。同时条形刺激由两个闪烁的垂直和水平条组成，持续 348 秒，条上有高对比度彩色闪烁棋盘格图案，闪烁频率为 20 Hz，中间有 30 秒零对比度等亮度期。
6. 数据处理：使用 BrainVoyager QX 软件进行解剖和功能数据处理以及视网膜拓扑映射。在解剖数据处理中，提取大脑、清理背景、校正强度不均匀性、归一化到 Talairach 参考系统、进行皮层自动分割和手动调整，并创建 3D 膨胀网格表示。功能数据预处理包括平均强度调整、切片时间校正、头部运动校正、时间滤波和空间平滑。通过分析血氧水平依赖（BOLD）对移动条刺激的反应来表征 pRF，使用高斯模型估计神经元反应模型，生成预测的神经反应幅度，并通过拟合测量的反应选择最佳 pRF 模型参数。
7. 统计分析：使用 BrainVoyager、SPSS Statistics 28.0.1.1 和 Prism 9.4.1 进行统计分析。采用一般线性模型（GLM）固定效应分析评估基因治疗前后不同亮度条件下的激活差异，通过配对测量评估视觉功能变化，使用 Spearman 双变量相关性分析心理物理学测量与 V1 脑活动的关系，使用 Wilcoxon 符号秩检验比较基因治疗后左右半球 pRFs 大小变化差异，并采用 Bonferroni 校正进行事后多重比较检验，所有统计检验均为双侧检验，显著性阈值为 5%。

研究结果

1. 心理物理学测量显示低光条件下周边敏感性改善但中心视力无变化：10 名患者（平均年龄 27.0 ± 9.3 岁，70% 为女性）纳入研究。治疗后，患者双眼的 FST 显著改善（右眼：N = 10，t = 2.884，p = 0.018；左眼：N = 10，t = 2.768，p = 0.022），但 BCVA（右眼：N = 10，t = 1.842，p = 0.099；左眼：N = 10，t = 1.705，p = 0.122）和 FS（右眼：N = 10，t = 0.511，p = 0.621；左眼：N = 10，t = 0.972，p = 0.357）无显著变化。
2. 视觉皮层激活与心理物理学测量的关联：相关性分析表明，V1 区对不同对比度棋盘格图案刺激的激活变化幅度与 BCVA 显著相关（低亮度：N = 9，ρ = 0.833，p = 0.005；中亮度：N = 9，ρ = 0.983，p < 0.001；高亮度：N = 9，ρ = 0.883，p = 0.02），与其他变量无显著关联。Meng’s 检验显示，BCVA 与皮层活动的相关性与 FST 和 FS 显著不同（p = 0.00162），而 FST 和 FS 与皮层活动的相关性无显著差异。
3. 视觉皮层激活：GLM 分析显示，低亮度视觉通道（L 水平）有改善趋势，且在右半球（RH）尤为明显。当低亮度刺激呈现给右眼对应右半球的治疗颞侧区域时，具有统计学意义（N = 9，t = 3.749，p < 0.0001）。相反，高亮度水平（H 水平）刺激时，V1 区皮层反应下降，但右眼刺激对应右半球的情况除外（N = 9，t = -0.524，p = 0.245）。中亮度（M 水平）刺激时，仅当刺激落在右半球时单眼功能反应得以保留。对 V1 区 pRFs 分析发现，基因治疗后，左半球（LH）几乎所有点的 pRFs 大小均减小，而右半球变化不同，两者存在显著差异（Z = -2.23，p = 0.023），右半球 pRFs 大小相对较大。

研究讨论

本研究综合心理物理学测量、fMRI 和视网膜拓扑映射，探究了 voretigene neparvovec 基因治疗对不同对比度通道视觉功能的影响以及视觉皮层和半球不对称性的作用。

正如预期，基因治疗后患者低亮度条件下的光敏感度显著提高，但 BCVA 和 FS 无明显变化。BCVA 与 fMRI 数据的强相关性源于两者均依赖于中央视觉通路和视觉系统的高空间分辨率，而 FST 主要依赖杆细胞功能，与高对比度刺激的 fMRI 反应相关性不强，FS 测量的是中央凹光敏感度而非精细细节感知，与高对比度刺激的 fMRI 反应缺乏相关性，表明它们在视觉处理上存在差异。

fMRI 数据显示，基因治疗主要增强了周边视觉区域对低亮度刺激的敏感性，这与 FST 的改善结果一致，说明治疗主要作用于黄斑周边区域而非负责视力的中央通路。研究还发现，当视觉刺激落在右半球且对应治疗的视网膜区域时，右半球皮层反应改善或抵抗下降，这可能与右半球在空间视觉中的功能侧化有关，右半球擅长空间视觉，可能因杆细胞功能增强而放大了其空间反应，而左半球更侧重于精细细节辨别。

对于与中央视力更相关的视觉 acuity 和中高亮度刺激反应，基因治疗未显示出明显益处，这与现有文献一致，表明 voretigene neparvovec 主要影响周边视觉功能而非图案视觉。此外，研究观察到左右半球对 fMRI 刺激的皮层激活不对称，右半球激活更显著，这并非注射时间间隔导致的假象，而是与半球在空间视觉中的不对称性有关，右半球在视觉注意力和空间处理方面占优势。

本研究首次在 RPE65 - RD 患者中对 V1 区 pRFs 进行建模，发现基因治疗对左右半球 pRFs 大小影响不同，左半球 pRFs 减小，这与左半球在更详细分辨率分析中的作用相符，提示视觉空间注意力机制可能增强了右半球对基因治疗的反应。

研究存在一定局限性，如未记录眼动数据，未来研究可纳入眼动数据以更精确评估注视质量。总体而言，基因治疗 voretigene neparvovec 有助于改善暗视觉，特别是由于黄斑外光感受器对治疗的高敏感性，但对视力无明显改善。基因治疗的效果受多种因素影响，包括注射后视网膜下气泡的位置和高级皮层过程。由于空间视觉优势半球在治疗后改善更明显，因此将基因治疗与皮层神经康复方法相结合可能是未来提高视觉恢复效果的重要策略。