今天（6月6日）是第28個全國愛眼日，旨在營造全社會愛眼護眼的良好氛圍。那么你是否知道，今年的愛眼日主題是什么呢？

為關注罕見病研究，賽業(yè)生物全新策劃罕見病“十宗罪”專欄，旨在從罕見病的致病機理、臨床前疾病模型、基因治療方法等多個角度出發(fā)，深入研究罕見病發(fā)生和發(fā)展的原因。通過探索這些罕見病的原罪，我們希望能夠開發(fā)更為完善的疾病模型，同時促進罕見病相關藥物的研發(fā)。本期全國愛眼日特輯，讓我們一起來關注眼科罕見病——由RHO基因突變引起的視網(wǎng)膜色素變性。
 

RHO及相關致病機理

RHO的研究始于上世紀50年代。1957年，美國生物化學家George Wald發(fā)現(xiàn)了視覺反應所需的光敏色素，即視紫紅質（Rhodopsin, RHO）^[1]，Wald的發(fā)現(xiàn)為后來可能實現(xiàn)的視覺復原技術提供了重要基礎。RHO突變是主要的導致視網(wǎng)膜色素變性的罪魁禍首，大多數(shù)RHO突變會導致紫紅蛋白在感光細胞中高水平表達，使得大量的突變蛋白在細胞中定位異常并聚集，造成感光細胞凋亡，不能行使正常的光信號傳導功能，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基因轉入P23H轉基因大鼠（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轉基因大鼠的光感受器退化速度^[2]，但是，僅僅補充RHO的表達就可以治療由RHO基因突變導致的視網(wǎng)膜色素變性（Retinitis Pigmentosa, RP）嗎？答案顯然不是的，因為針對像RHO-adRP這樣的顯性疾病，還必須同時擺脫對細胞有害的基因產物。

RHO基因治療研究進展
我們來看看在RHO相關的基因治療中，如何通過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合作開發(fā)的藥物RhoNova通過AAV2/5遞送shRNA抑制內源性RHO突變基因表達+補充野生型RHO基因表達=治療RHO突變導致的RP（shRNA+WT-RHO=RP），臨床前研究使用P23H轉基因小鼠作為藥效研究模型^[3]。

但更早期的臨床前實驗表明，shRNA的抑制效果在犬疾病模型和人細胞中是有效的，但是在小鼠的Rho序列中是不保守的^[4]。這表明P23H轉基因大小鼠模型對于篩選高效的、與患者體內療效一致的shRNA是有缺陷的，因為其內源性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公布了其體內基因編輯療法EDIT-103用于治療由RHO突變導致的RP的相關成果。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突變導致的RP，同樣也是通過gRNA和Cas9靶向突變RHO來抑制其表達+補充野生型RHO基因表達=治療RHO突變導致的RP（Cas9+WT-RHO=RP）。

值得注意的是，為了篩選高效且特異的gRNA，在臨床前動物模型中，研究人員非常聰明地使用了人源化RHO小鼠模型（mRho^hRHO/+），即人RHO基因原位替換鼠源Rho基因。臨床前研究表明，hRHO在小鼠體內正常表達，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相關的基因療法中，疾病模型攜帶人源基因對于篩選高效特異的藥物是必要條件，人源化疾病模型小鼠是RP相關藥物研發(fā)中更好的疾病模型。
 

應運而生的全基因組人源化模型HUGO-GT^TM

Editas公布的管線中除了RHO突變導致的RP，還有CEP290突變導致的先天性黑曚癥10型、USH2A突變導致的Usher綜合征、SERPINA1突變導致的α-1抗胰蛋白酶缺乏癥、CFTR突變導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建計劃」HUGO-GT^TM Program應運而生（HUGO-GT: Humanized Genomic Ortholog for Gene Therapy）。即在罕見病數(shù)據(jù)中心RDDC（一站式獲取疾病-基因-動物模型-藥物臨床信息的生物數(shù)據(jù)平臺）的基礎上，賽業(yè)生物通過TurboKnockout技術與BAC融合技術實現(xiàn)基因組大片段替換，構建了更適用于遺傳性疾病研究和基因治療藥物開發(fā)的全基因組人源化模型。

在眼科疾病領域，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以及在此基礎上構建的P23H點突變疾病模型hRHO-P23H，以及hCEP290等其他眼科模型。
 

參考文獻：
[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