Mol Ther：iPS细胞构建眼病疾病模型

利用这种方法，Stephen H. Tsang博士带领的研究小组表明，MFRP（膜卷曲相关蛋白）基因突变引起的一种RP形式，可破坏赋予视网膜细胞结构完整性的蛋白质。他们还表明，这些突变的影响可以通过基因疗法而得到逆转。该方法可能被用以研制RP其他形式以及其他遗传性疾病的个性化疗法。相关研究结果发表最近的 Molecular Therapy 杂志——美国基因与细胞治疗协会的官方杂志。

眼科学Laszlo Z. Bito Associate教授、病理学和细胞生物学副教授Tsang博士称：“利用患者特异性细胞系，来检验基因疗法精确纠正患者遗传缺陷的功效，为推进个性化医学领域的发展提供了另一种工具。”
 
RP可能在婴儿期开始，最初的症状通常出现在成年早期，从夜盲症开始。随着疾病的进展，患者视力逐渐丧失。在后期阶段，RP可破坏黄斑中的光感受器（其负责良好的中央视力）。据估计，RP影响美国至少7.5万人和全世界150万人。
 
已知有超过60种不同的基因与RP相关，因此很难开发出该疾病的模型。动物模型虽然有用，但是由于种间差异，有很大的局限性。研究人员还利用来自眼睛库的人视网膜细胞来研究RP。虽然这些细胞反映了疾病的最后阶段，但是，它们很少反映出疾病是如何发展的。因为从患者获取视网膜细胞非常危险，所以目前还没有RP的人组织培养模型。最后，人类胚胎干细胞在RP研究中可能是有用的，但是它们充满了道德、法律和技术问题。
 
iPS技术的使用为这些限制和问题提供了一种途径。研究人员可以诱导患者自身的皮肤细胞恢复到一个更基本的、胚胎干细胞样的状态。这种细胞是“多能性”的，意味着它们可以被转化为各种类型的特化细胞。
 
在目前的研究中，CUMC研究小组使用iPS技术，将取自两位RP患者（每名患者具有一个不同的MFRP突变）的皮肤细胞，转化为视网膜细胞，从而制备了患者特异性模型用于疾病研究和检测潜在的治疗方法。
 
通过分析这些细胞，研究人员发现，MFRP的基因突变的主要作用是，破坏肌动蛋白的调节，肌动蛋白是构成细胞骨架、赋予细胞结构完整性的脚手架。Tsang博士称：“通常情况下，细胞骨架看起来像一系列连接的六边形。如果细胞失去其结构，它就失去了发挥功能的能力。”
研究人员还发现，MFRP与另外一个基因CTRP5共同发挥作用，正常的肌动蛋白调控需要这两个基因之间的平衡。
 
在下一阶段的研究中，CUMC研究小组使用腺相关病毒（AAVs），将MFRP的正常拷贝，引入iPS来源的视网膜细胞中，成功地恢复了细胞的功能。研究人员还利用基因疗法来“拯救” MFRP基因突变导致的RP小鼠。根据Tsang博士介绍，小鼠的视觉功能得到了长期改善，光感受器数目得以恢复。
 
本文共同作者、CUMC发育细胞生物学助理教授Dieter Egli博士指出：“这项研究提供了体内和体外证据表明，MFRP基因突变引起的视力丧失，可以用AAV基因疗法进行治疗。”
 
Tsang博士认为这种方法也可以用于研究其他RP形式。他说：“通过基因组测序研究，我们发现有数百个遗传拼写错误与RP相关。但直到现在，我们很难能查明是否这些拼写错误真正会引起RP。原则上，iPS细胞可以帮助我们确定这些基因是否真的会引起RP，了解它们的功能，并最终制定个性化的治疗方法。”

Li Y1, Wu WH1, Hsu CW1, Nguyen HV2, Tsai YT1, Chan L1, Nagasaki T1, Maumenee IH3, Yannuzzi LA1, Hoang QV4, Hua H5, Egli D6, Tsang SH7.Gene Therapy in Patient-specific Stem Cell Lines and a Preclinical Model of Retinitis Pigmentosa With Membrane Frizzled-related Protein Defects.Mol Ther. 2014 Jun 4. doi: 10.1038/mt.2014.100. [Epub ahead of print]