助力视网膜色素变性治疗新方法的研究——RPGR基因敲除小鼠【每周一鼠】

图1.RPGR的基因相关信息

RPGREx1-19含有815个氨基酸残基，N端包含了6个完整的RLD结构域，C端为异戊二烯化修饰结构（CAAX），广泛表达于包括视网膜的各种组织。

RPGRORF15含有1152个氨基酸残基，由1-14号外显子及部分ORF外显子编码，主要在视网膜表达。外显子包含RPGR基因第15号外显子及部分第15号内含子，C端有高度重复的谷氨酸-甘氨酸序列，是RPGR基因的一个突变热点，该区域序列突变导致的疾病约占XLRP的63%。ORF15突变导致的疾病比较温和。突变在RLD上时，其临床表现较为严重。RP病例中，10-15%由RPGR基因突变引起，而在XLRP病例中，这一比例高达70-90%。大多数女性携带者的症状比较轻微，这种现象与X染色体随机失活有关。RPGR蛋白可以与RPGRIP1和CEP290蛋白互做，与纤毛门相关功能有关，可以参与调节蛋白质转运。

图2. RPGR基因两种转录本的差异^[6]

视力障碍影响了无数人的生活，视网膜变性（retinal degeneration）是一种因视网膜退化引起的疾病，其中以视网膜色素变性（retintis pigmentosa，RP）最为常见，视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）是一种累及视锥细胞（cone cell）、视杆细胞（rod cell）与视网膜色素上皮细胞（retinal pigment epithelium，RPE）的视网膜退行性疾病，根据有无明确的致病原因以及是否合并其他全身症状，可分为原发性/继发性RP和综合征/非综合征型RP。基因治疗关注的主要是原发性非综合征型RP，其中X染色体连锁遗传视网膜色素变性（XLRP）具有发病早、损害最为严重的特点，而RPGR是XLRP相关基因中起到重要作用的基因。

RP在不同地区的患病率存在一定的差异，全球范围内约为1/4000（1/9000-1/750），2013年我国华北地区的患病率调查结果为1/4000，以此推测全国患者可达325000人。RP主要引起进行性视野缺损、夜盲并逐渐损害中心视力，最终导致失明，严重影响患者的日常生活，容易产生沮丧、焦虑、抑郁、忧虑和恐惧等负面情绪。RP的典型临床症状为夜盲（nyctalopia）/暗适应功能（dark adaptation，DA）下降和进行性视野缺损，随着疾病的进展中心视力逐渐受到损害，部分患者还可伴有色觉障碍（dyschromatopsia）、闪光感（photopsia）、畏光（photophobia）和视幻觉（visual hallucination）。

目前比较常用的XLRP动物模型，包括一种具有天然RPGR突变的小鼠和两种基因工程小鼠模型。

有研究人员报道了一种Rpgr敲除小鼠模型，该小鼠是通过将4-6号外显子用一个抗生素筛选标记替代的方式构建，该方式使两种RPGR转录本都被截短。基因敲除小鼠早期因为RPGR的缺失，而导致视蛋白错误定位到内端，还能引起GFAP蛋白的上调，进而导致视网膜变性。六月龄基因敲除小鼠的感光细胞明显减少，视网膜功能降低。视网膜电图（ERG）结果显示暗视和明视振幅分别降低约25%和约30%。

还有研究人员报道了条件性敲除模型Rpgr-cko模型，该小鼠通过条件性敲除近端启动子和一号外显子构建。这个模型也是两种RPGR转录本都受到影响。基因敲除鼠六周龄时，视杆细胞和视锥细胞的ERG反应减少了约40%，13月龄时，外核层（ONL）的后段明显减少。

除此之外，研究人员还报道了能自发产生XLRP的Rd9小鼠，该品系小鼠在ORF15有32个碱基重复，能产生缺少了108个氨基酸的移码且截短的蛋白。该品系不影响RPGREx1-19。但是RPGREx1-19并没有补偿ORF15缺失的功能，除此之外，Rd9/Y雄性小鼠和Rd9/Rd9雌性小鼠具有一致的表型，且发病比较早。视网膜功能的降低是年龄依赖性的，ERG振幅逐渐丧失，视锥蛋白错误定位到内部部分，并且在12月龄时ONL厚度减少。

图3. Rpgr-KO小鼠中光感受器的退化。从眼底照片中可以观察到，3月龄敲除小鼠视网膜眼底出现了多个黄白色斑点，伴随感光器的退化，这些斑点变得更大并逐渐汇合。到12月龄，斑点变得稀疏，但色素沉积明显。切片结果显示，3月龄时，Rpgr敲除小鼠的视网膜形态与WT小鼠视网膜形态相当，在12月龄，Rpgr敲除小鼠感光细胞建筑减少^[1]。

小鼠Rpgr功能丧失所导致的视网膜色素变性具有重要临床意义，对该基因的深入研究有助于探讨视网膜色素变性的发病机制，同时亦可用于眼科疾病治疗新方法的研究。

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