一些常见的眼病，如年龄相关性黄斑变性、视网膜色素变性等，会损伤感光细胞，导致严重的视力下降，其中年龄相关性黄斑变性是老年人失明的重要原因。
针对这类疾病，研究人员从视网膜再生方面发展了各种方法，但这些方法面临着诸多挑战。比如视网膜假体，需要有创手术和可穿戴设备。其他基于光基因技术的视蛋白替代疗法需要增加光照强度，以达到信号转导所需的阈值，但强光可能会进一步损伤视网膜。
10月22日，美国Nanoscope Technologies公司在《自然》杂志的子刊《基因治疗》上发表了一篇论文。研究人员通过将新开发的MCO1视蛋白送入完全失明小鼠视网膜的双极细胞，成功恢复了小鼠的重要视网膜功能和视力。
视觉蛋白质对视觉感知至关重要。在正常眼睛中，视蛋白在视网膜中的视杆细胞和视锥细胞(两种光敏细胞)中表达。当感光细胞受到光的刺激时，会发出信号，这些信号通过视神经传递给大脑中的神经元，从而产生视觉。
然而，在黄斑变性和视网膜色素变性等疾病中，尽管感光细胞可能不再完全发挥作用，但双极细胞等其他视网膜神经元仍保持完整，这使它们成为靶细胞的合理选择。
在这项新的研究中，科学家设计了一种对环境光敏感的视蛋白mco 1(10w/mm2)，并通过不同剂量的AAV2将MCO1(vMCO1)携带到靶细胞中。使用盲鼠模型对这种疗法的长期疗效和安全性的评估表明，MOC1在分娩后6个月内持续表达。
用不同剂量的vMCO1治疗的失明小鼠视网膜中MCO1表达的动力学(来源：基因治疗)
这种持续的表达与小鼠行为的显著改善有关。在小鼠玻璃体内注射vMCO1后的4-8周内，通过两种视觉引导行为分析(放射状水迷宫和视动反应)可以观察到所有失明小鼠的光敏性增强。
在环境光水平下，用vMCO1处理的小鼠的视动反应得到改善(来源：基因治疗)
此外，注射vMCO1后6个月，小鼠血浆或玻璃体中的抗炎细胞因子没有明显升高，中和抗体水平也没有明显升高。而且vMCO1治疗没有脱靶效应，只有双极细胞表达MCCO1视蛋白，可见该治疗的良好安全性。
在注射了vMCO1的小鼠的玻璃体中未检测到炎症反应，在血浆中未检测到免疫反应(来源：基因治疗)
这种疗法可以一次性注射到眼睛里，不需要任何硬件设备。MCO1对环境光比较敏感，所以不需要强光照射眼睛。而且MCO1治疗不需要光感受器细胞保持存活，因此可以用于治疗多种视网膜变性疾病。
“这种疗法的优点在于简单。双极细胞位于感光细胞的下游。当视蛋白MCO1基因被添加到视网膜的双极细胞中时，光敏性就会得到恢复。”论文的作者和纳米望远镜的创始人Samarendra Mohanty博士说。据报道，该公司计划在今年晚些时候对这种疗法进行临床试验。
专家评论
研究亮点
通常，视锥细胞的死亡被认为是视网膜疾病导致失明的主要原因。纳米显微镜的最新研究表明，双极细胞具有多种表达功能，可以表达视蛋白，特别是在环境光下具有恢复视力的潜力。本研究发现，注射vMCO1后，盲鼠出现明显的电生理信号和与光反应相关的行为改变，不存在与治疗相关的安全性问题。并且血液组织检查显示没有治疗引起的炎症迹象，并且治疗没有脱靶效应。此外，注射8周后，用vMCO1处理的小鼠在环境光水平下的视觉运动反应得到改善。
这些数据表明，这项研究找到了用双极细胞替代受损光感受器的方法，为视网膜变性的潜在治疗提供了新的突破点。这种AAV疗法可能会帮助患者实现至少20/60的视力，并且由于MCO1对环境光敏感，因此与其他视蛋白替代疗法相比，它具有不使用强光照射眼睛的优势。
独特优势
眼睛，尤其是视网膜，将是基因治疗非常有利的靶位。原因主要包括以下三点：1)眼睛是一个相对‘无免疫’的空间(即组织环境能够耐受外源性引入的抗原而不产生炎症免疫反应)；2)封闭系统可以最大限度地减少全身或组织的暴露；3)与全身给药相比，低载体剂量仅带来轻微的生产负担。
与早期研究的病毒载体相比，目前基因治疗中常用的AAV具有广泛的趋化性和较低的眼部免疫原性。然而，有限的玻璃体空间可以有效地转导视网膜细胞信号，这为AAV向视网膜细胞输送正常基因提供了有利的环境。V2是人类识别的第一个AAV2血清型，能有效转染各种视网膜神经元。它在动物模型和人体中显示了其安全性和实用性，并为尚无有效治疗方法的视网膜疾病的研究提供了足够的动力。
与其他类型的眼病相比，基因治疗由于其明确的病理生理机制，可以修复突变蛋白的功能，因此在治疗单基因疾病方面具有巨大的潜力。除了单基因眼病，基因治疗有望长期持续表达治疗性分泌蛋白，解决更常见的非遗传性视网膜疾病，如AMD。
基因疗法还可以减少对以生物制剂为标准疗法的眼病进行重复玻璃体内注射(IVT)的频率。传统疗法通常是每4-8周一次，以维持足够的眼内浓度，这给护士和患者都带来了很大的负担。而基因治疗可以通过单次注射实现抗血管生成蛋白的持续表达，从而提高患者的依从性和治疗效果。此外，频繁注射IVT会增加注射相关不良事件的风险，包括眼内炎、出血、视网膜脱离和暂时性眼压升高。
未来挑战
展望未来，AAV衣壳和AAV病毒学的创新研究对推动该领域的发展非常重要。一方面，AAV航母的主要问题是体积小，其允许有效载重量只有5kbp左右。其次，通过玻璃体内注射(通常用于临床实践)的AAV的组织穿透是治疗影响外部视网膜的视网膜疾病的关键挑战。另一个巨大的挑战是病毒产量。我们必须找到一种可规模化的生产方法来解决成本问题，这样才能经济地生产药物，比如减少加工流程或者探索提高衣壳生产或转染的效率。
改进AAV载体的设计和开发以增强其靶向性并降低其剂量以达到有效的体内疗效是该领域许多团队追求的目标。尽管目前临床试验中使用的大多数AAV仍然是天然血清型，但通过机器学习、衣壳重组或定向进化的各种工程化AAV在临床前研究中显示出巨大的前景，并将在不久的将来进入临床试验。
此外，值得注意的是，尽管视网膜下给药已被证明在大多数患者中具有良好的耐受性，例如LUXTURNA已被批准用于治疗RPE65突变患者，但在个别研究患者中仍会发生严重的手术相关并发症，包括眼内炎、黄斑裂孔和视力丧失。因此，该领域的研究人员也在探索创新的基因治疗药物递送方法。其他更安全和更方便的给药方法(如脉络膜上腔注射)正在湿性AMD和糖尿病视网膜病变的试验中进行评估。
参考资料：
1# Batabyal，s .Gajjeraman，s .Pradhan，s .等.用环境光可激活的多特征视蛋白敏化ON-双极细胞挽救小鼠的视力。基因疗法(2020年)
2# Wright W W，Gajjeraman S，Batabyal S，等.使用多特征视蛋白恢复视网膜变性小鼠的视力。神经光子学(2017)
3#科学家使用基因疗法和一种新型感光蛋白来恢复老鼠的视力（来源：国家眼科研究所)
