先天失明得看见?奈米结合 CRISPR 基因编辑更精准?

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先天性视网膜裂损症(X-linked juvenile retinoschisis, XLRS)是一种视力障碍的疾病,其始于儿童期,几乎只有在男性才会发生。大部分的患者在开始上学发生视力变差和阅读困难,才被诊断出青少年 XLRS,少数患者在婴儿期就开始斜眼和眼睛的非自愿运动(眼球震颤)。目前已鉴定出视网膜色素 1(retinoschisin 1, RS1)基因上约有 200 个位点突变会造成 XLRS 相关功能性视黄素的减少或完全丧失,且破坏视网膜细胞的维持和组织。全球约 5000 名至 25000 名男性中占 1 名 XLRS 患者。台湾目前约有 1500 至 2000 名 XLRS 患者。

台北荣民总医院医研部邱士华主任指出,先前有腺相关病毒(AAV)将外源 RS1 基因引入视网膜的治疗方法,但是后来证明其效果有限。

近日,由台北荣民总医院和加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles, UCLA)组成的研发团队以超分子奈米粒子(supramolecular nanoparticle, SMNP)为载体,再透过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术,然后经由玻璃体内注射(intravitreally inject)或视网膜下注射至小鼠眼内,可望修复 RS1 基因,进而治疗 XLRS,相关研究结果刊登于《Advanced Science》。

该研究团队首先确定了二个 SMNP 载体,其一具有 Cas9 和一个指引 RNA(sgRNA)质粒,其二具有 Donor-RS1 和绿色萤光蛋白(green fluorescent protein, GFP)质粒,具有最佳的传递性能。然后,他们借由 SMNP 载体将 携带 RS1/GFP 基因的 CRISPR/Cas9 敲入的小鼠活体内或活体外的Rosa26 安全港位点(safe‐harbor site)。

体内研究包括将二种 SMNP 载体玻璃体内注射到小鼠眼中,然后通过眼底照相机和光学同调断层扫描术(optical coherence tomography, OCT),反复拍摄眼睛影像,并对收集的视网膜组织进行病理和分子分析。另外,小鼠的眼睛保持其解剖学完整性,单拷贝 3.0kb RS1/GFP 基因精确整合到视网膜中的 Rosa26 位点,并且整合的 RS1/GFP 基因在视网膜中表现,显示 CRISPR/Cas9 已经成功将 RS1/GFP 基因敲入目标处。

邱士华主任指出,他们目前已经完成小鼠试验,接下来会与国家实验动物中心连系,逐步进行大鼠、猪只的试验,最快 2 至 3 年可望进入人体试验,未来规划于台北荣总执行。

延伸阅读:恢复新视界 视网膜病变基因疗法

参考资料:
1. Surv. Ophthalmol. 2004, 49, 214.
2. Adv. Sci. 2020, 1903432
3. https://ghr.nlm.nih.gov/condition/x-linked-juvenile-retinoschisis
4. https://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/3141389

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