DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.02.003
該研究利用視網(wǎng)膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）病人的100-300mL尿液樣本建立了誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cell，iPSC），并分化成病人特異的三維視網(wǎng)膜類(lèi)器官（3D retinal organoids），進(jìn)而在培養皿中成功模擬了疾病視網(wǎng)膜的纖毛病變和感光細胞喪失。運用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)修復患者的基因突變后，發(fā)現在基因表達譜、蛋白水平及細胞電生理特性等方面能成功阻止了病變的發(fā)生。
RP是成年人中途失明的重要病因。雖然其致病基因多達85個(gè)，但僅僅RPGR一個(gè)基因的突變就導致了多達16%患者罹患此病。RPGR在感光細胞中主要存在于連接纖毛處，負責從內節運輸視蛋白至外節，以此產(chǎn)生光電反應。以往研究該疾病主要使用基因突變小鼠和犬類(lèi)模型，但由于這些動(dòng)物跟人類(lèi)種屬不同，基因型表型間存在諸多差異，不能很好的詮釋人類(lèi)RPGR基因突變所造成的RP進(jìn)程；再者RP患者視網(wǎng)膜的標本本身難以取得，這無(wú)疑給機制的研究造成了困難。針對以上難題，獲得病人特異性iPSCs，將其立體分化以此模擬病人自體視網(wǎng)膜的發(fā)育和疾病發(fā)生發(fā)展，是研究此病機制和治療的途徑。
文中三個(gè)病人的iPSCs均重編程自尿液里脫落的細胞，安全無(wú)創(chuàng )的方法使病人依從性更佳。在正常分化三維視網(wǎng)膜中，長(cháng)達35周的培養使其具備延長(cháng)的視錐、視桿細胞外節，并擁有感光細胞特有的電生理特性。然而RPGR病人的3D視網(wǎng)膜視錐視桿細胞均顯著(zhù)減少，且存活的視桿細胞中還存在大量異常形態(tài)并分布紊亂。RNAseq數據分析發(fā)現病人組感光細胞相關(guān)的轉錄組表達量均顯著(zhù)降低；膜片鉗數據也顯示，病人3D視網(wǎng)膜喪失了感光細胞的電生理特性；而且，纖毛長(cháng)度在病人的iPSCs、視網(wǎng)膜色素上皮細胞和感光細胞中都顯著(zhù)變短。采用CRISPR/Cas9修復RPGR突變后，基因修復組分化的3D視網(wǎng)膜感光細胞在轉錄組、蛋白表達、電生理特性上都得到了挽救，纖毛長(cháng)度也恢復了正常。這從概念上對基因修復進(jìn)行了驗證，修復致病基因RPGR的確可以治愈其引起的RP疾病。
基因修復的細胞能用作視網(wǎng)膜再生治療；雞盲眼視網(wǎng)膜類(lèi)器官可以促進(jìn)RP的新藥研發(fā)。據悉，該課題組已經(jīng)建立了較大規模的“夜盲癥”病人iPS細胞庫，今后將繼續擴大疾病iPSC庫規模，并在細胞和分子水平致病機理挖掘、藥物篩選和新藥研發(fā)方面展開(kāi)更多的研究。
溫州醫科大學(xué)金子兵課題組的博士生鄧雯麗和助理研究員高美玲為本文共同第一作者，金子兵教授為通訊作者。參與此項研究工作的還有溫醫大雷新蘭（現單位：武漢大學(xué)人民醫院）、呂技能、何凱文、夏茜茜、陳煜晨、李艷萍、潘登，以及中國科技大學(xué)黎凌云博士生、趙歡副教授、薛天教授在膜片鉗實(shí)驗方面的支持。本項目主要在國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金、科技部干細胞及轉化研究重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金重大項目、浙江省自然科學(xué)基金重大項目、溫州市科技創(chuàng )新團隊等課題資助下完成。
致謝本文的模式圖繪制者碩士生金飔倩和陳珍姬。
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2025 上海博華國際展覽有限公司版權所有（保留一切權利）
滬ICP備05034851號-57
