《Stem Cell Reports》：Chemical induction and reversal of photoreceptor dystrophy in retinal organoids
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激活转录因子6（ATF6）调控未折叠蛋白反应（UPR）的一条信号转导通路。ATF6功能丧失突变可导致遗传性光感受器疾病。Ceapin-A7是一种无毒、可透膜的小分子，可选择性的抑制ATF6。研究人员通过用Ceapin-A7处理野生型人视网膜类器官，并在2个月后
激活转录因子6（ATF6）调控未折叠蛋白反应（UPR）的一条信号转导通路。ATF6功能丧失突变可导致遗传性光感受器疾病。Ceapin-A7是一种无毒、可透膜的小分子，可选择性的抑制ATF6。研究人员通过用Ceapin-A7处理野生型人视网膜类器官，并在2个月后采用单核RNA测序（snRNA-seq）和显微镜评估其效应。Ceapin-A7处理有效抑制了ATF6依赖性和UPR相关基因表达，导致视杆细胞和视锥细胞的内节/外节（IS/OS）减少、视锥细胞节段畸形/发育受阻以及Müller胶质增生，但未观察到光感受器细胞死亡。当视网膜类器官经长时间暴露后从培养基中去除Ceapin-A7，光感受器节段数量增加，表明光感受器能够恢复节段。这些发现证明ATF6对光感受器IS/OS完整性具有选择性必需作用。此外，化学性恢复ATF6活性可促进光感受器节段生长，提示ATF6/UPR信号可作为治疗光感受器疾病的有吸引力通路。
《Stem Cell Reports》发表的该研究围绕ATF6（activating transcription factor 6，激活转录因子6）与遗传性视网膜疾病（IRDs）展开。研究背景方面，ATF6编码内质网（ER）驻留II型跨膜蛋白，负责UPR（unfolded protein response，未折叠蛋白反应）三大分支之一；ATF6功能丧失突变可引起全色盲和视锥-视杆营养不良等IRDs。Atf6缺陷小鼠晚年才有轻度视网膜变性，而人视网膜类器官可重现IRDs关键特征。此前的ATF6突变类器官显示刷状缘形成严重缺陷，但无法确定该缺陷来自光感受器死亡、活细胞IS/OS延伸受损，还是非光感受器细胞间接导致，因此亟需可时序调控ATF6的模型。
研究人员以野生型人胚胎干细胞（hESCs）和正常视力患者诱导多能干细胞（iPSCs）来源视网膜类器官为材料，用Ceapin-A7（选择性ATF6抑制剂）进行时效处理与撤药恢复实验，结合单核RNA测序（snRNA-seq）、免疫荧光显微术、TUNEL检测、RT-qPCR等，证明ATF6抑制不引起细胞死亡，但选择性破坏光感受器IS/OS并诱发Müller胶质增生；撤药后ATF6信号恢复，光感受器IS/OS可再生。
关键技术方法上，研究人员使用HUES9野生型hESCs及携带完整ATF6的正常视力患者iPSCs来源成熟视网膜类器官；以10 μM Ceapin-A7在D150–D230、D230–D290、D35–D230、D35–D290等窗口处理；采用10x Genomics单核RNA测序鉴定细胞类型与差异基因，免疫荧光标记ZO-1、PNA、视锥视杆视蛋白、CRALBP、GFAP等观察结构，TUNEL与DAPI评估死亡，RT-qPCR检测HSPA5、PDIA6、HERPUD1等ATF6靶基因恢复。
研究结果如下。化学ATF6抑制不改变视网膜类器官细胞组成或引起光感受器毒性：snRNA-seq显示主要视网膜细胞类型比例相当，TUNEL与DAPI密度无显著差异，GSEA未见凋亡程序富集，说明长期ATF6抑制不致死。Ceapin-A7抑制视网膜细胞ATF6靶点与蛋白稳态基因：ATF6、UPR、ERAD（ER-associated degradation，内质网相关降解）及蛋白酶体基因集在各细胞类型均下调，视锥最显著。光感受器与Müller细胞转录特征对Ceapin-A7最敏感：Müller 929个、视锥681个、视杆167个差异基因，以前者广泛下调为主。ATF6抑制改变光感受器IS/OS：PNA+与RHO+节段显著减少，L/M视蛋白错位，PCDH15（protocadherin 15，原钙黏蛋白15）下调，但外界膜（OLM）由ZO-1和phalloidin证实完整。Ceapin-A7处理类器官出现Müller细胞胶质增生：CRALBP进程紊乱，GFAP面积增加，JUN、SOX2、APOE、VIM等胶质化基因上调，EMT基因集富集，但Müller终足仍定位于OLM。撤除Ceapin-A7后光感受器内节/外节恢复：hESC与iPSC类器官中连续给药致IS/OS丢失，D230撤药至D290后PNA+与RHO+节段回升，RT-qPCR显示HSPA5、PDIA6、HERPUD1在24小时即反弹，证明ATF6转录活性可重启。
讨论部分总结：ATF6突变相关疾病机制不明，本研究用化学模型表明ATF6抑制广泛抑制蛋白稳态但不致死，选择性损及光感受器IS/OS并引发Müller反应；与ATF6突变患者影像中视锥IS/OS破坏、ONL相对完整一致；撤药可恢复节段，与既往ATF6激动剂AA147促刷状缘生长互为印证。局限为snRNA-seq每条件仅单池抽样，不能严格统计细胞比例差异；Müller原发还是继发改变需条件性敲除厘清；IS/OS可塑性机制待研。相较于CEP290、MYO7A、USH2A等纤毛基因模型常伴光感受器死亡，ATF6抑制主要造成节段结构不稳而非核心纤毛装配失败，可能通过interphotoreceptor matrix（IPM，光感受器间质）相关支持机制起效。ER应激适应通路如IRE1小分子IXA4与ATF6激动剂具治疗潜力。
研究结论部分翻译：ATF6突变导致全色盲和视锥-视杆营养不良等IRDs，但ATF6破坏如何致病的细胞与分子机制不清。研究人员在人视网膜类器官中建立化学可控ATF6抑制模型，显示Ceapin-A7抑制ATF6靶标及UPR/蛋白稳态通路而不引起死亡或改变细胞组成；光感受器对ATF6抑制选择性敏感，IS/OS架构被破坏，同时诱发Müller胶质增生；撤药恢复ATF6功能后光感受器可重新伸出IS/OS，说明ATF6功能缺陷造成的节段结构异常可被逆转。在Ceapin-A7抑制、ATF6[Y567N]患者iPSC、ATF6敲除ESC三类人视网膜类器官中，ATF6功能障碍均破坏光感受器结构完整性；ATF6可能参与纤毛结构维持。ATF6缺陷类器官可重现患者表型，患者自适应光学与SD-OCT显示视锥IS/OS扰乱而外核层相对保存，与本模型无死亡结论一致。该研究提示ATF6、UPR及ER蛋白稳态通路的小分子调控可作为ATF6相关IRDs治疗策略，AA147与IXA4等ER应激适应激活剂值得在患者类器官中进一步研究。
