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以細胞特異性的基因療法治療色素性視網膜炎

日期:2011-10-09 09:07:58

201110月發表于《實驗生物與醫學》期刊的文章中,由Steven Tseng博士所領導的哥倫比亞大學醫學中心研究團隊報導了藉由雙重基因療法可于色素性視網膜炎老鼠動物模式中達到光受器的暫時性功能保留。

色素性視網膜炎為一異質性疾病,特征為漸進性的桿狀光受器退化所造成的夜盲癥以及最終所造成的全盲。于全世界約有三萬六千個因簡單性及家族性磷酸雙酯分解酵素(PDE6)突變所造成色素性視網膜炎的病例。由Victor McKusick所編寫的《人類孟德爾遺傳學》列出了約四千個基因性的疾病,但目前只有其中的四個可以用基因療法治愈。藉由具有細胞特異性的遞送正常基因以及用來降低訊息傳遞路徑中其他基因表現的小發夾核糖核酸,此一雙重基因療法指出了一個可應用于更多視網膜退化性疾病的治療策略。桿狀光受器的退化亦影響到約九萬個患有老化性黃斑部退化的美國人。用于色素性視網膜炎老鼠動物模式中保存光受器的治療策略亦具有應用于此一疾病的可行性。

雖然具有高盛行率,但對于磷酸雙酯代謝性缺失與色素性視網膜炎致病因素的關連性的了解還十分的有限。在許多的色素性視網膜炎老鼠動物模式中,可以觀察到磷酸雙酯分解酵素(PDE6B)缺失會導致訊息傳遞分子環磷酸鳥苷(經由GUCY2E環化酵素所調節)與鈣離子(經由CNGA1通道所調節)的增加。

在此一發表于《實驗生物與醫學》報導中,有許多方面是十分創新的。它解決的磷酸雙酯分解酵素功能上的缺失(藉由基因置換促進功能),并藉由降低環磷酸鳥苷與鈣離子的濃度來減緩此一功能性缺失在生物化學功能上所造成的影響。此外,該研究團隊藉由細胞特異性的啟動子來達成具有細胞特異性的轉殖基因表現,這在小發夾核糖核酸的遞送上是一項十分具有創新性的作法。

哥倫比亞大學的研究團隊發展了三個腺病毒載體,分別用于遞送磷酸雙酯分解酵素以及另兩個小發夾核糖核酸。其一用于遞送磷酸雙酯分解酵素基因以及針對GUCY2E基因的小發夾核糖核酸用以降低降低環磷酸鳥苷的濃度;其二用于遞送磷酸雙酯分解酵素基因以及針對CNGA1基因的小發夾核糖核酸用以降低降低鈣離子的濃度;其三用于遞送磷酸雙酯分解酵素基因以及由細胞特異性啟動子所驅動的針對GUCY2E基因的小發夾核糖核酸。在Steven Tseng博士研究團隊先前的報導中已經證實了此一雙重基因療法比單一基因療法有更加的療效。雖然在目前的研究計畫中并未有更近一步的發展,研究人員仍樂觀的表示,雙重基因療法代表了眼部及其他組織型態相關疾病基因療法的一個新的發展方向。

在現有的小發夾核糖核酸載體遞送系統中,通常藉由核糖核酸合成酵素丙的啟動子來驅動轉職基因的表現,然而該基因在所有型態的細胞中皆有表現。因此,如果在柱狀光受器細胞中﹙傳遞彩色視覺﹚中表現針對GUCY2E基因的小發夾核糖核酸會對視覺造成相當嚴重的副作用。為了達成桿狀細胞特異性的小發夾核糖核酸表現,研究人員將小發夾核糖核酸置于前微核糖核酸-34(該基因只在桿狀細胞中表現)的核糖核酸合成酵素乙轉錄單元中。類似的方法可應用于其他型態的不同組織,此一方法具有相當廣泛的應用性。

Pde6bH620Q老鼠動物模式中測試小發夾核糖核酸的療效將有助于臨床前色素性視網膜炎的療效評估。可預期地,在發展可行的之前人體療法之前,研究的成果將被有效的轉譯至磷酸雙酯分解酵素缺失的大型動物模式﹙如:愛爾蘭雪達犬﹚當中。

《實驗生物與醫學》期刊主編Steve Goodman博士表示,哥倫比亞大學醫學中心由Steven Tseng博士所領導的研究團隊在色素性視網膜炎老鼠動物模式中應用的一個十分特殊的基因療法來保留光受器及延長視覺功能。此一成果為未來的色素性視網膜炎基因療法提供了一個發展的希望與榮景。


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