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常染色体隐性视网膜色素变性(arRP)相关小鼠模型Rho KO小鼠的介绍

2025-05-27     来源:本站     点击次数:137

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:

  • 功能获得型(GOF)突变:此类突变导致视紫红质蛋白错误折叠或功能异常,对视杆细胞产生毒性,诱发细胞凋亡,最终引起adRP。例如,P23H突变可导致蛋白错误折叠并滞留于内质网(ER),触发ER应激,进而引起细胞死亡[6]
  • 功能缺失型(LOF)突变:双等位基因的功能丧失导致无法合成功能性视紫红质,进而引起视杆细胞外段退化,最终发展为arRP[2, 5-6]


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

  • 视网膜外核层(ONL)变薄

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)异常

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

  • Hartong DT, Berson EL, Dryja TP. Retinitis pigmentosa. Lancet. 2006 Nov 18;368(9549):1795-809.
  • Athanasiou D, Aguila M, Bellingham J, Li W, McCulley C, Reeves PJ, Cheetham ME. The molecular and cellular basis of rhodopsin retinitis pigmentosa reveals potential strategies for therapy. Prog Retin Eye Res. 2018 Jan;62:1-23.
  • Hofmann KP, Lamb TD. Rhodopsin, light-sensor of vision. Prog Retin Eye Res. 2023 Mar;93:101116.
  • Meng D, Ragi SD, Tsang SH. Therapy in Rhodopsin-Mediated Autosomal Dominant Retinitis Pigmentosa. Mol Ther. 2020 Oct 7;28(10):2139-2149.
  • Hofmann L, Palczewski K. The G protein-coupled receptor rhodopsin: a historical perspective. Methods Mol Biol. 2015;1271:3-18.
  • Vingolo EM, Mascolo S, Miccichè F, Manco G. Retinitis Pigmentosa: From Pathomolecular Mechanisms to Therapeutic Strategies. Medicina (Kaunas). 2024 Jan 22;60(1):189.
  • Barwick SR, Smith SB. Comparison of Mouse Models of Autosomal Dominant Retinitis Pigmentosa Due to the P23H Mutation of Rhodopsin. Adv Exp Med Biol. 2023;1415:341-345.
  • Vasudevan S, Senapati S, Pendergast M, Park PS. Aggregation of rhodopsin mutants in mouse models of autosomal dominant retinitis pigmentosa. Nat Commun. 2024 Feb 16;15(1):1451.
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