視網膜色素變性(RP)是以視網膜色素上皮細胞變性為特征的遺傳性視網膜疾病。精準醫療是應用現代遺傳技術,將生活環境、患者的臨床數據以及分子成像技術和生物信息技術相結合,以實現準確診斷和治療,并建立個性化疾病預防和治療方案的新型醫療模式。目前RP的精準診斷主要是基于第二代基因測序和胚胎植入前遺傳學,而精準治療主要體現在基因治療、干細胞移植、基因-干細胞療法。盡管目前關于RP精準醫療的研究取得了令人矚目的成果,但是在運用過程中仍存在諸多問題需要我們密切關注。如,目前的基因療法無法徹底治療顯性遺傳或晚期遺傳性疾病,基因編輯技術的安全性問題仍未得到解決,干細胞移植后的細胞與宿主不能有效整合以及基因測序技術尚未完全普及、大數據信息平臺不完善等。相信隨著基因測序技術和再生醫學各項研究的深入和臨床試驗的成功開展,對于RP的精準醫療將逐漸被完善,未來有望挽救廣大RP患者的視力。
引用本文: 黃慧, 鄭燕林. 精準醫療在視網膜色素變性診療中的應用研究現狀. 中華眼底病雜志, 2021, 37(8): 644-650. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20200801-00367 復制
視網膜色素變性(RP)是一種因基因突變而致光感受器死亡的遺傳性視網膜疾病,其以夜盲和進行性視野喪失為主要特征,最終可致患者失明[1]。由于RP具有高度的遺傳異質性和臨床異質性,同時具有多種復雜的臨床亞型,目前尚無任何有效的治愈方法,嚴重影響患者的生活質量。傳統醫療手段是根據同一疾病的患者具有相同的病理表型以制定統一的標準醫療方案[2]。精準醫療是應用現代遺傳技術而形成的新型醫療模式,其基于患者個人基因組信息,結合蛋白質組學、代謝組學等特點,制定患者專屬且具有個性化特征的治療方案[3]。以精準醫療為導向,尋找針對RP的精準診療方法意義重大。現就精準醫療在RP診斷和治療中的研究現狀作一綜述。
1 RP的精準診斷
RP患者的眼底改變存在顯著的差異性,對于一些非典型RP很難做到精確診斷,因此明確RP的發病機制對于RP的精準診斷具有重要的臨床意義。
1.1 RP的基因分型
RP分為單純型PR和綜合型RP,其中綜合型RP以Usher綜合征和Bardet-Biedl綜合征(BBS)較為常見。依據遺傳方式,RP可以分為常染色體顯性遺傳RP(ADRP)、常染色體隱性遺傳RP(ARRP)、伴X連鎖遺傳RP(XLRP)[4],也有極少數以線粒體和雙基因遺傳為主[5]。目前發現常見的與RP相關的致病基因大約有107個(德克薩斯大學健康科學中心

1.2 RP的分子診斷
1.2.1 基于第二代基因測序(NGS)的精準診斷
隨著NGS的出現,基于NGS的基因檢測逐漸被用作大部分RP患者分子診斷的首選方法[11]。Huang等[12]對68個已經進行了Sanger測序的臨床樣本再次進行NGS與Sanger測序的比較分析,結果顯示NGS成功檢測出了64例,Sanger測序僅檢測出20例,說明NGS具有更高的靈敏度。目前有4款主要的NGS平臺投入商業使用:瑞士Roche公司的454系統、美國Illumina公司的GA/Solexa系統、美國ABI公司的SOLiD系統和美國Life Technologies公司的Ion Torrent系統[13-14]。根據研究目的不同,NGS可分為靶向基因測序(TGS)(或稱Panel測序)、全基因外顯子組測序(WES)和全基因組測序(WGS)3種測序方法,其原理相似,但又各具針對性[15-16]。TGS適用于已知的致病基因分析,具有較高的覆蓋率和測序深度,成本較低;WES適用于新致病基因的鑒定,可識別編碼區中的點突變、插入/缺失、拷貝數變異和結構變異;WGS常用于群體基因組學研究,但其成本較高,綜合考慮在常規診斷中的應用有限[17-18]。
TGS可作為大部分RP的首選分子診斷方式,且成本較低。由于CYP4V2是BCD唯一明確的致病基因,其突變與臨床表型具有較為明確的對應關系[19-21],故可直接選用Sanger測序來進行分子診斷,較NGS來說更快捷便利。但值得注意的是,單純依據檢測的基因突變位點并不能進行RP的精準診斷,還需要根據孟德爾遺傳學規律結合患者的癥狀體征、家族史、實驗室檢查和影像學檢查來進行精準診斷,最終得到一個對臨床診斷細化補充的分子診斷。
1.2.2 基于胚胎植入前遺傳學的精準診斷
胚胎植入前遺傳學診斷(PGD)是利用分子生物學和細胞基因組學方面的技術在早期人類胚胎中檢測遺傳類疾病的一種產前檢查形式[22]。基于PGD的精準診斷可以為RP患者提供適當的遺傳咨詢和生育指導,有效防止RP患者的家族遺傳。2019年,Huang等[23]對1例XLRP攜帶者進行了PGD,通過對其3個胚胎進行活檢,并通過NGS進行非整倍體測序與連鎖分析(MARSALA),隨機選擇其中1個胚胎進行移植,最后成功誕生1個無XLRP疾病的健康嬰兒。這說明基于MARSALA的PGD可以為RP患者創造優生優育的機會。
2 RP的精準治療
2.1 基因治療
目前基因治療的方法主要有基因增強/補充療法和基因沉默,基因增強/補充療法是將外源性遺傳物質輸送到具有遺傳缺陷的細胞中,而基因沉默則專注于精確修改內源基因組以糾正突變等位基因[24]。
基因增強/補充療法不會直接修飾現有的基因組,其利用缺陷型基因的野生型補充或增強了內源基因組,適用于功能喪失性突變。2008年,Bainbridge等[25]首次使用RPE65基因增強療法治療了3例Leber先天性黑矇或由于雙等位基因RPE65突變導致的早發型RP患者,其中1例患者微視野和暗適應視野中的視覺功能有顯著改善;另2例患者除了輕度、自限性的手術后眼內炎癥外,并未出現其他嚴重不良反應。2015年,Bainbridge等[26]對12例Leber先天性黑矇患者又進行了3年的Ⅰ~Ⅱ期臨床試驗,基因藥物為攜帶RPE65基因的重組腺相關病毒(AAV)載體,其中6例患者的視網膜敏感性在不同程度上得到了改善,2例患者視力下降,3例接受較高劑量的患者出現輕度或一過性眼內炎癥。這說明基因藥物具有高劑量限制性毒性作用。
基因沉默適用于功能獲得性突變,在顯性突變中,補充野生型蛋白只能暫時緩解癥狀,但獲得性的有害效應并未消失[4]。因此,需要從DNA水平上直接敲除突變基因或從RNA水平上干擾突變基因轉錄或翻譯等。Botta等[27]將人工合成的鋅指蛋白ZF6-DB注射至豬視網膜下,成功沉默了有缺陷的RHO基因。Cideciyan等[28]在犬模型中采用干擾RNA技術下調了RHO基因的異常翻譯,且保留了治療區域視網膜光感受器結構的完整和RHO基因的正常表達。
由于基因藥物難以通過傳統的局部滴眼突破眼部多重屏障實現高效轉染,故需要借助適宜的載體遞送系統。一般采用視網膜下注射或玻璃體腔注射將基因藥物轉染至視網膜靶細胞或者視網膜內層。目前的載體系統主要為病毒載體或非病毒載體,其中腺病毒、AAV和慢病毒載體是目前常用的基因治療病毒載體[29-31]。例如Luxturna,一種攜帶RPE65基因的AAV2/2病毒載體,是治療RPE65相關的RP或LCA2型的基因藥物,目前已通過Ⅲ期臨床試驗并投向市場[32]。此外,核酸和非病毒載體的基因治療也取得一定的成果,如基于脂質miR-184遞送技術被證明可以調節小鼠缺血誘導的新生血管的發展[33]。
目前已經有許多針對RP的基因治療進入了臨床試驗,但是大多數基因治療常常僅限于常染色體隱性遺傳疾病[34](美國國家臨床試驗數據庫

2.2 干細胞移植
治療RP的潛在干細胞主要為胚胎干細胞(ESC)、間充質干細胞(MSC)、視網膜干細胞(RSC)/視網膜祖細胞(RPC)。在過去20年里,干細胞技術取得了顯著的進步并已經進入了臨床試驗(表3~5)。干細胞移植有望取代退化的神經組織中丟失的細胞群,成為一種潛在的替代治療方法。



2.2.1 ESC
隨著再生醫學的不斷進步與發展,視網膜下腔移植ESC及其衍生的光感受器細胞以及視網膜色素上皮(RPE)細胞等在動物模型中已被反復證明是有效的。1996年,Little等[35]成功將分化的RPE細胞移植到RCS大鼠視網膜下腔中。Lund等[36]發現,將ESC衍生的RPE細胞移植到MERTK基因突變所致的視網膜變性大鼠模型中,可改善其視功能。這些基礎研究都為后續的臨床試驗奠定了基礎。2012年,Schwartz等[37]采用視網膜下注射人類ESC(hESC)衍生的RPE細胞治療1例萎縮型老年性黃斑變性患者和1例Stargardt病患者的前期結果,其發現在治療后4個月內,2例患者的最佳矯正視力(BCVA)均有明顯改善,且均未出現眼內炎癥、過度增生、成瘤或免疫介導的移植排斥現象。2015年,Schwartz等[38]觀察了9例萎縮型老年性黃斑變性患者和9例Stargardt病患者的長期隨訪結果(中位隨訪時間為22個月),其發現共10例患者BCVA明顯改善,7例患者BCVA有所改善或保持不變,僅有1例患者BCVA下降;移植后個體的耐受性最長達37個月,所有患者均未出現與移植相關的免疫抑制反應。這兩項研究結果首次為hESC衍生細胞在視網膜變性的治療應用提供了臨床證據和安全性依據。由于ESC具有較強的免疫抑制性,其成瘤風險仍是臨床應用需要解決的問題。
2.2.2 MSC
在成年組織(如骨髓、脂肪組織和牙髓)以及胎兒組織和體液(包括臍帶組織)中發現大量的MSC[39-40]。MSC以旁分泌神經營養功能為主,但再生功能不明顯。Leow等[41]通過視網膜下注射人沃頓氏膠源性(hWJ)-MSC,發現該治療方式可延緩RCS大鼠視網膜光感受器細胞的損失,并且在組織學研究中也未檢測到腫瘤的發生。這證明hWJ-MSC相對安全。Tzameret等[42]將人骨髓來源的MSC移植到RCS大鼠視網膜下,其延遲了光感受器細胞變性,且大鼠的視覺功能保持并接近正常水平長達20周,未觀察到炎癥及其他不良反應。Ⅰ期臨床試驗結果表明,玻璃體腔注射骨髓來源的MSC治療晚期RP具有良好的耐受性和安全性,但同時也發現了視網膜脫離等并發癥的存在[43-44]。
2.2.3 RSC/RPC
干細胞與祖細胞之間最主要的區別在于RSC具有多向分化,而RPC傾向于定向分化為某一特定的細胞類型。Zou等[45]采用干細胞因子受體C-Kit結合胚胎抗原SSEA4的分選策略從hESC來源的視網膜中篩選出一群RPC,RPC移植到RCS大鼠視網膜下腔后顯著改善了大鼠視力并保護其視網膜結構。Liu等[46]將純化的人胎兒來源的RPC移植到RCS視網膜病變大鼠模型中,并對其進行了24個月的觀察研究,首次在動物模型中證實了視網膜干細胞療法的長期安全性和可行性。雖然RCS/RPC是器官特異性干細胞,但在治療視網膜退行性疾病時,較ESC和MSC安全性和有效性更高,但由于RSC/RPC的來源受限,使其應用也受到局限。
2.3 基因-干細胞療法
基因結合干細胞移植是采用基因編輯技術在體外編輯干細胞以糾正其突變的基因,然后再將基因編輯后的干細胞誘導分化為目標細胞(如光感受器細胞、RPE細胞、神經節細胞等)移植到人體的基因-干細胞療法。這種編輯后的干細胞稱為誘導多能干細胞(iPSC),其擁有與ESC相似的自我更新和多向分化能力。由于iPSC可以由自身干細胞誘導分化而成,因此它可以大大降低免疫排斥的風險,從而規避了hESC的倫理學問題[47]。目前基因編輯較常用的是成簇規律間隔的短回文重復序列(CRISPR)及其相關蛋白9(Cas9)系統。Bassuk等[48]使用CRISPR/Cas9系統在體外引導RNA、Cas9核酸內切酶轉導了XLRP患者自身來源的iPSC,結果顯示基因編輯對引起XLRP突變的RPGP基因校正率達到了13%,這是人類首次使用CRISPR系統來糾正眼病的突變基因。Deng等[49]也證明了由CRISPR/Cas9系統介導的基因校正可逆轉RP患者iPSC衍生的視網膜類器官中的睫狀體病變和光感受器細胞損失,恢復了光感受器結構和電生理特性。這些研究為今后基因編輯結合干細胞移植來治療RP的進一步研究提供了更多實驗基礎。但由于CRISPR/Cas9系統潛在的脫靶誘變特性,其使用的安全性問題仍未得到解決,美國食品藥品監督管理局在2018年取消了第一個CRISPR/Cas9系統介導的臨床試驗,該試驗的目的是研究CRISPR/Cas9修飾的CD34+人造血干細胞和祖細胞在輸血患者中的安全性和有效性[34]。因此,對于CRISPR/Cas系統技術的開發和改進,還應該注意提高其準確度和安全性。
3 問題與展望
雖然目前關于RP精準醫療的研究取得了令人矚目的成果,但是在運用過程中仍存在諸多問題需要我們密切關注。(1)目前的基因療法無法徹底治療顯性遺傳或晚期遺傳性疾病。(2)基因編輯技術的安全性問題仍未得到解決。(3)由于干細胞衍生的視網膜細胞通常是異種移植,且受患病的眼部微環境影響等,容易產生嚴重的免疫抑制反應[50-54];干細胞移植后的細胞與宿主不能有效整合,甚至發生退化等[55-56]。(4)基因測序尚未完全普及,大數據信息平臺不完善。但是,隨著基因測序技術和再生醫學的不斷發展,我們相信在不久的將來對于RP的精準醫療將逐漸被完善,其能為RP這一類視網膜變性疾病提供更多極具價值和前景的診療方案。
視網膜色素變性(RP)是一種因基因突變而致光感受器死亡的遺傳性視網膜疾病,其以夜盲和進行性視野喪失為主要特征,最終可致患者失明[1]。由于RP具有高度的遺傳異質性和臨床異質性,同時具有多種復雜的臨床亞型,目前尚無任何有效的治愈方法,嚴重影響患者的生活質量。傳統醫療手段是根據同一疾病的患者具有相同的病理表型以制定統一的標準醫療方案[2]。精準醫療是應用現代遺傳技術而形成的新型醫療模式,其基于患者個人基因組信息,結合蛋白質組學、代謝組學等特點,制定患者專屬且具有個性化特征的治療方案[3]。以精準醫療為導向,尋找針對RP的精準診療方法意義重大。現就精準醫療在RP診斷和治療中的研究現狀作一綜述。
1 RP的精準診斷
RP患者的眼底改變存在顯著的差異性,對于一些非典型RP很難做到精確診斷,因此明確RP的發病機制對于RP的精準診斷具有重要的臨床意義。
1.1 RP的基因分型
RP分為單純型PR和綜合型RP,其中綜合型RP以Usher綜合征和Bardet-Biedl綜合征(BBS)較為常見。依據遺傳方式,RP可以分為常染色體顯性遺傳RP(ADRP)、常染色體隱性遺傳RP(ARRP)、伴X連鎖遺傳RP(XLRP)[4],也有極少數以線粒體和雙基因遺傳為主[5]。目前發現常見的與RP相關的致病基因大約有107個(德克薩斯大學健康科學中心

1.2 RP的分子診斷
1.2.1 基于第二代基因測序(NGS)的精準診斷
隨著NGS的出現,基于NGS的基因檢測逐漸被用作大部分RP患者分子診斷的首選方法[11]。Huang等[12]對68個已經進行了Sanger測序的臨床樣本再次進行NGS與Sanger測序的比較分析,結果顯示NGS成功檢測出了64例,Sanger測序僅檢測出20例,說明NGS具有更高的靈敏度。目前有4款主要的NGS平臺投入商業使用:瑞士Roche公司的454系統、美國Illumina公司的GA/Solexa系統、美國ABI公司的SOLiD系統和美國Life Technologies公司的Ion Torrent系統[13-14]。根據研究目的不同,NGS可分為靶向基因測序(TGS)(或稱Panel測序)、全基因外顯子組測序(WES)和全基因組測序(WGS)3種測序方法,其原理相似,但又各具針對性[15-16]。TGS適用于已知的致病基因分析,具有較高的覆蓋率和測序深度,成本較低;WES適用于新致病基因的鑒定,可識別編碼區中的點突變、插入/缺失、拷貝數變異和結構變異;WGS常用于群體基因組學研究,但其成本較高,綜合考慮在常規診斷中的應用有限[17-18]。
TGS可作為大部分RP的首選分子診斷方式,且成本較低。由于CYP4V2是BCD唯一明確的致病基因,其突變與臨床表型具有較為明確的對應關系[19-21],故可直接選用Sanger測序來進行分子診斷,較NGS來說更快捷便利。但值得注意的是,單純依據檢測的基因突變位點并不能進行RP的精準診斷,還需要根據孟德爾遺傳學規律結合患者的癥狀體征、家族史、實驗室檢查和影像學檢查來進行精準診斷,最終得到一個對臨床診斷細化補充的分子診斷。
1.2.2 基于胚胎植入前遺傳學的精準診斷
胚胎植入前遺傳學診斷(PGD)是利用分子生物學和細胞基因組學方面的技術在早期人類胚胎中檢測遺傳類疾病的一種產前檢查形式[22]。基于PGD的精準診斷可以為RP患者提供適當的遺傳咨詢和生育指導,有效防止RP患者的家族遺傳。2019年,Huang等[23]對1例XLRP攜帶者進行了PGD,通過對其3個胚胎進行活檢,并通過NGS進行非整倍體測序與連鎖分析(MARSALA),隨機選擇其中1個胚胎進行移植,最后成功誕生1個無XLRP疾病的健康嬰兒。這說明基于MARSALA的PGD可以為RP患者創造優生優育的機會。
2 RP的精準治療
2.1 基因治療
目前基因治療的方法主要有基因增強/補充療法和基因沉默,基因增強/補充療法是將外源性遺傳物質輸送到具有遺傳缺陷的細胞中,而基因沉默則專注于精確修改內源基因組以糾正突變等位基因[24]。
基因增強/補充療法不會直接修飾現有的基因組,其利用缺陷型基因的野生型補充或增強了內源基因組,適用于功能喪失性突變。2008年,Bainbridge等[25]首次使用RPE65基因增強療法治療了3例Leber先天性黑矇或由于雙等位基因RPE65突變導致的早發型RP患者,其中1例患者微視野和暗適應視野中的視覺功能有顯著改善;另2例患者除了輕度、自限性的手術后眼內炎癥外,并未出現其他嚴重不良反應。2015年,Bainbridge等[26]對12例Leber先天性黑矇患者又進行了3年的Ⅰ~Ⅱ期臨床試驗,基因藥物為攜帶RPE65基因的重組腺相關病毒(AAV)載體,其中6例患者的視網膜敏感性在不同程度上得到了改善,2例患者視力下降,3例接受較高劑量的患者出現輕度或一過性眼內炎癥。這說明基因藥物具有高劑量限制性毒性作用。
基因沉默適用于功能獲得性突變,在顯性突變中,補充野生型蛋白只能暫時緩解癥狀,但獲得性的有害效應并未消失[4]。因此,需要從DNA水平上直接敲除突變基因或從RNA水平上干擾突變基因轉錄或翻譯等。Botta等[27]將人工合成的鋅指蛋白ZF6-DB注射至豬視網膜下,成功沉默了有缺陷的RHO基因。Cideciyan等[28]在犬模型中采用干擾RNA技術下調了RHO基因的異常翻譯,且保留了治療區域視網膜光感受器結構的完整和RHO基因的正常表達。
由于基因藥物難以通過傳統的局部滴眼突破眼部多重屏障實現高效轉染,故需要借助適宜的載體遞送系統。一般采用視網膜下注射或玻璃體腔注射將基因藥物轉染至視網膜靶細胞或者視網膜內層。目前的載體系統主要為病毒載體或非病毒載體,其中腺病毒、AAV和慢病毒載體是目前常用的基因治療病毒載體[29-31]。例如Luxturna,一種攜帶RPE65基因的AAV2/2病毒載體,是治療RPE65相關的RP或LCA2型的基因藥物,目前已通過Ⅲ期臨床試驗并投向市場[32]。此外,核酸和非病毒載體的基因治療也取得一定的成果,如基于脂質miR-184遞送技術被證明可以調節小鼠缺血誘導的新生血管的發展[33]。
目前已經有許多針對RP的基因治療進入了臨床試驗,但是大多數基因治療常常僅限于常染色體隱性遺傳疾病[34](美國國家臨床試驗數據庫

2.2 干細胞移植
治療RP的潛在干細胞主要為胚胎干細胞(ESC)、間充質干細胞(MSC)、視網膜干細胞(RSC)/視網膜祖細胞(RPC)。在過去20年里,干細胞技術取得了顯著的進步并已經進入了臨床試驗(表3~5)。干細胞移植有望取代退化的神經組織中丟失的細胞群,成為一種潛在的替代治療方法。



2.2.1 ESC
隨著再生醫學的不斷進步與發展,視網膜下腔移植ESC及其衍生的光感受器細胞以及視網膜色素上皮(RPE)細胞等在動物模型中已被反復證明是有效的。1996年,Little等[35]成功將分化的RPE細胞移植到RCS大鼠視網膜下腔中。Lund等[36]發現,將ESC衍生的RPE細胞移植到MERTK基因突變所致的視網膜變性大鼠模型中,可改善其視功能。這些基礎研究都為后續的臨床試驗奠定了基礎。2012年,Schwartz等[37]采用視網膜下注射人類ESC(hESC)衍生的RPE細胞治療1例萎縮型老年性黃斑變性患者和1例Stargardt病患者的前期結果,其發現在治療后4個月內,2例患者的最佳矯正視力(BCVA)均有明顯改善,且均未出現眼內炎癥、過度增生、成瘤或免疫介導的移植排斥現象。2015年,Schwartz等[38]觀察了9例萎縮型老年性黃斑變性患者和9例Stargardt病患者的長期隨訪結果(中位隨訪時間為22個月),其發現共10例患者BCVA明顯改善,7例患者BCVA有所改善或保持不變,僅有1例患者BCVA下降;移植后個體的耐受性最長達37個月,所有患者均未出現與移植相關的免疫抑制反應。這兩項研究結果首次為hESC衍生細胞在視網膜變性的治療應用提供了臨床證據和安全性依據。由于ESC具有較強的免疫抑制性,其成瘤風險仍是臨床應用需要解決的問題。
2.2.2 MSC
在成年組織(如骨髓、脂肪組織和牙髓)以及胎兒組織和體液(包括臍帶組織)中發現大量的MSC[39-40]。MSC以旁分泌神經營養功能為主,但再生功能不明顯。Leow等[41]通過視網膜下注射人沃頓氏膠源性(hWJ)-MSC,發現該治療方式可延緩RCS大鼠視網膜光感受器細胞的損失,并且在組織學研究中也未檢測到腫瘤的發生。這證明hWJ-MSC相對安全。Tzameret等[42]將人骨髓來源的MSC移植到RCS大鼠視網膜下,其延遲了光感受器細胞變性,且大鼠的視覺功能保持并接近正常水平長達20周,未觀察到炎癥及其他不良反應。Ⅰ期臨床試驗結果表明,玻璃體腔注射骨髓來源的MSC治療晚期RP具有良好的耐受性和安全性,但同時也發現了視網膜脫離等并發癥的存在[43-44]。
2.2.3 RSC/RPC
干細胞與祖細胞之間最主要的區別在于RSC具有多向分化,而RPC傾向于定向分化為某一特定的細胞類型。Zou等[45]采用干細胞因子受體C-Kit結合胚胎抗原SSEA4的分選策略從hESC來源的視網膜中篩選出一群RPC,RPC移植到RCS大鼠視網膜下腔后顯著改善了大鼠視力并保護其視網膜結構。Liu等[46]將純化的人胎兒來源的RPC移植到RCS視網膜病變大鼠模型中,并對其進行了24個月的觀察研究,首次在動物模型中證實了視網膜干細胞療法的長期安全性和可行性。雖然RCS/RPC是器官特異性干細胞,但在治療視網膜退行性疾病時,較ESC和MSC安全性和有效性更高,但由于RSC/RPC的來源受限,使其應用也受到局限。
2.3 基因-干細胞療法
基因結合干細胞移植是采用基因編輯技術在體外編輯干細胞以糾正其突變的基因,然后再將基因編輯后的干細胞誘導分化為目標細胞(如光感受器細胞、RPE細胞、神經節細胞等)移植到人體的基因-干細胞療法。這種編輯后的干細胞稱為誘導多能干細胞(iPSC),其擁有與ESC相似的自我更新和多向分化能力。由于iPSC可以由自身干細胞誘導分化而成,因此它可以大大降低免疫排斥的風險,從而規避了hESC的倫理學問題[47]。目前基因編輯較常用的是成簇規律間隔的短回文重復序列(CRISPR)及其相關蛋白9(Cas9)系統。Bassuk等[48]使用CRISPR/Cas9系統在體外引導RNA、Cas9核酸內切酶轉導了XLRP患者自身來源的iPSC,結果顯示基因編輯對引起XLRP突變的RPGP基因校正率達到了13%,這是人類首次使用CRISPR系統來糾正眼病的突變基因。Deng等[49]也證明了由CRISPR/Cas9系統介導的基因校正可逆轉RP患者iPSC衍生的視網膜類器官中的睫狀體病變和光感受器細胞損失,恢復了光感受器結構和電生理特性。這些研究為今后基因編輯結合干細胞移植來治療RP的進一步研究提供了更多實驗基礎。但由于CRISPR/Cas9系統潛在的脫靶誘變特性,其使用的安全性問題仍未得到解決,美國食品藥品監督管理局在2018年取消了第一個CRISPR/Cas9系統介導的臨床試驗,該試驗的目的是研究CRISPR/Cas9修飾的CD34+人造血干細胞和祖細胞在輸血患者中的安全性和有效性[34]。因此,對于CRISPR/Cas系統技術的開發和改進,還應該注意提高其準確度和安全性。
3 問題與展望
雖然目前關于RP精準醫療的研究取得了令人矚目的成果,但是在運用過程中仍存在諸多問題需要我們密切關注。(1)目前的基因療法無法徹底治療顯性遺傳或晚期遺傳性疾病。(2)基因編輯技術的安全性問題仍未得到解決。(3)由于干細胞衍生的視網膜細胞通常是異種移植,且受患病的眼部微環境影響等,容易產生嚴重的免疫抑制反應[50-54];干細胞移植后的細胞與宿主不能有效整合,甚至發生退化等[55-56]。(4)基因測序尚未完全普及,大數據信息平臺不完善。但是,隨著基因測序技術和再生醫學的不斷發展,我們相信在不久的將來對于RP的精準醫療將逐漸被完善,其能為RP這一類視網膜變性疾病提供更多極具價值和前景的診療方案。