视网膜色素变性(RP)是一组遗传性视网膜退行性疾病,全球受影响人数超过150万。其主要病理特征为光感受器细胞进行性凋亡,导致夜盲、视野缩窄,最终可能致盲 [1]。在众多致病基因中,RHO基因突变是最常见的原因之一,尤其在常染色体显性RP(adRP)中发挥关键作用,这也是目前大多数RHO相关研究、小鼠模型开发及疗法探索的重点方向。而在少数情况下,RHO基因的纯合功能缺失突变也可导致常染色体隐性RP(arRP),但针对此类arRP的机制研究和模型开发相对不足 [2]。为填补此空白,赛业生物开发并推出Rho KO小鼠模型。该模型通过模拟RHO功能缺失,为研究arRP的发病机制及开发干预策略提供了有力工具。
图1. 与视网膜色素变性(RP)相关的RHO基因突变类型 [2]。
RHO基因与视网膜色素变性(RP)
视网膜色素变性(RP)的全球发病率约为1/4000,其病理特征为视杆细胞和视锥细胞逐渐凋亡 [3]。患者初期通常表现为夜盲,随后视野逐渐收缩(管状视野),严重者可致完全失明。RHO基因是RP最常见的致病基因之一,其编码的视紫红质(Rhodopsin)位于视杆细胞,与11-顺式视黄醛结合形成感光色素,并在光照条件下启动视觉信号转导级联反应。作为G蛋白偶联受体,视紫红质吸收光子后将光信号转化为神经信号。这一过程不仅是暗视觉的基础,对于维持视杆细胞存活和视网膜结构稳定亦至关重要 [4]。
图2. 视紫红质(Rhodopsin)蛋白的功能及不同突变类型对其功能的影响 [2]。
RHO基因突变是导致视网膜色素变性(RP)具有遗传多样性的重要原因之一。目前已报道超过150种与视网膜疾病相关的RHO突变类型。这些突变主要导致常染色体显性RP(adRP,约占adRP病例的25%-30%),少数情况下也可引发常染色体隐性RP(arRP)或先天性静止性夜盲症(CSNB) [5]。
其致病机制主要包括:
图3. 与常染色体显性RP(adRP)相关的RHO基因突变 [2]。
赛业生物Rho KO小鼠模型
以往关于RHO基因突变的小鼠研究多聚焦于adRP,特别是P23H突变模型,这些模型主要用于模拟显性遗传模式下的蛋白毒性机制 [2, 7-8]。然而,为了深入研究由RHO功能完全缺失引起的arRP,并评估旨在恢复或替代视紫红质功能的疗法,功能缺失型动物模型不可或缺。赛业生物全新推出的Rho KO小鼠(产品编号:C001700)通过完全敲除内源性Rho基因,阻断了视紫红质的表达,精确模拟了由RHO无效突变(null mutation)引起的病理状态。这一纯合敲除模型忠实再现了人类arRP中视紫红质缺失的表型,是研究此类隐性遗传视网膜疾病的重要工具。
其关键表型特征包括:
在8周龄时,Rho KO小鼠的视网膜外核层(ONL)厚度明显下降,表明视杆细胞严重丧失,反映出显著的视网膜退化。
图4. 8周龄纯合Rho KO小鼠和野生型小鼠(WT)眼底形态(Fundus)、光学相干断层扫描(OCT)和荧光素眼底血管造影(FFA)检测结果。
视网膜电图(ERG)检测显示,该模型小鼠在暗适应和明适应条件下的a波、b波波幅均显著低于野生型对照,提示感光细胞功能受损,电生理活性下降。
图5. 8周龄野生型小鼠(WT)和纯合Rho KO小鼠眼部ERG检测结果。
综上所述,赛业生物的Rho KO小鼠模型(产品编号:C001700)成功模拟了由RHO基因功能完全缺失导致的严重视网膜退行性病变。该模型表现为显著的光感受器细胞丢失(ONL变薄)和视网膜电生理功能严重受损(ERG波幅降低)。此模型不仅为研究arRP等隐性遗传性视网膜疾病的发病机制提供了有力工具,更为评估基因治疗、细胞治疗等新型干预策略构建了重要的临床前研究平台。此外,赛业生物亦提供多种眼科疾病研究模型,包括野生型(WT)及携带经典P23H突变人源化RHO基因的adRP小鼠模型等,以满足针对不同类型视网膜疾病的研究需求。
参考文献