腺相关病毒载体介导的基因疗法与组蛋白去乙酰酶抑制剂联合治疗遗传性视网膜变性疾病的实验研究

Inherited retinal degenerative disease is one of the important refractory ophthalmic diseases. It has been reported that gene therapy can restore visual function in animal models and clinical trials, but apoptosis of remaining photoreceptor cells continue slowly in treated areas, and the restored visual function by gene therapy weaken gradually. We transfered Lpcat1 gene by AAV8-mediated subretinal gene therapy to rd11 mice, a naturally occurring animal model of retinal degeneration with Lpcat1 mutation, the visual function was quickly restored, but the degeneration and death of photoreceptor cells continued in 3 month after treatment. Our studies found that histone deacetylase inhibitor (HDACI) can prevent the degeneration and apoptosis of retinal photoreceptor cells in rd11 mice. Based on gene replacement therapy combined with anti-apoptotic agents HDACI, we will evaluate the long term changes in histopathology, gene expression, and retinal function in treated rd11 mice. Our purpose is to find a new strategy in the treatment of retinal degenerative diseases, to maintain a long-term visual function in rd11 mice. Our study is a useful supplement to the ongoing clinical trials of gene therapy for inherited retinal diseases.

遗传性视网膜变性疾病是眼科重要的难治性疾病之一。在动物和临床试验中，基因治疗均能恢复相应的视功能，但治疗处残存光感受器细胞的死亡还在缓慢进行，同时恢复的视功能也有逐渐变弱的趋势。我们通过视网膜下腔注射AAV8载体将Lpcat1基因转入视网膜变性rd11小鼠（Lpcat1基因自发突变）中，小鼠的视觉功能很快得到恢复，然而基因治疗3个月后，光感受器细胞继续变性死亡。我们研究发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACI）能够阻止rd11小鼠光感受器变性，抑制或延缓光感受器细胞凋亡。本项目以基因治疗为基础，与HDACI抗凋亡相结合，分析rd11小鼠治疗后组织病理学、视网膜功能及基因表达等方面的变化，并在此基础上探索基因疗法与HDACI抗凋亡相结合的治疗视网膜变性疾病的新方法，以期使rd11小鼠的视功能不但能得到恢复，还能长期持久的保存，此研究对正在进行的视网膜遗传性疾病的基因治疗临床试验是一个有益补充。

国外基因疗法治疗眼科遗传性视网膜变性疾病已进入临床试验阶段，并有一个药物被批准上市。在动物和临床试验中，基因治疗均能恢复相应的视功能。但长期临床试验数据显示，治疗处残存光感受器细胞的死亡还在缓慢进行，同时恢复的视功能也有逐渐变弱的趋势。人们有理由担心：随着时间的延长及光感受器细胞的持续死亡，这些经基因治疗恢复的视网膜功能会逐渐消失。我们通过视网膜下腔注射AAV8载体将Lpcat1基因转入视网膜变性rd11小鼠（Lpcat1基因自发突变）中，小鼠的视觉功能很快得到恢复，然而基因治疗3个月后，光感受器细胞继续变性死亡。我们研究发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）能够阻止rd11小鼠光感受器变性，抑制或延缓光感受器细胞凋亡。. 本项目以基因治疗为基础，与HDACi抗凋亡相结合，分析rd11小鼠接受不同治疗后组织病理学、视网膜功能及基因表达等方面的变化，并在此基础上探索基因疗法与HDACi抗凋亡相结合的治疗视网膜变性疾病的新方法是否能够延缓rd11小鼠的光感受器变性，长久维持其恢复的视觉功能。我们发现单纯基因治疗，虽然能在一定时间内恢复rd11小鼠的部分视功能，但光感受器细胞继续死亡，治疗1年后视觉功能下降显著。单独HDACi抗凋亡治疗虽然能一定程度地延缓光感受器细胞的死亡，但因为病变的根源没有去除，最终光感受器细胞的死亡也是不可避免的。但是基因治疗与抗凋亡相结合的新疗法，不仅能够恢复小鼠的视功能，而且能够减缓治疗后光感受器细胞的死亡，治疗1年后，视网膜外核层细胞数是单纯基因治疗的3-5倍，ERG反应幅值是单纯基因治疗的5-6倍，这样就达到了延长治疗效果的目的。实验过程中我们未发现基因治疗引起LPCAT1蛋白过表达而导致视网膜肿瘤的发生，也未发现药物频繁注射引起明显的不良反应，这初步提示新疗法在小鼠视网膜上是安全的。此研究对目前进行的视网膜下腔基因治疗临床试验是一个有益补充。