RDH12基因突变致视网膜病变新模型构建

遗传性视网膜疾病(IRDs)是一组基因和表型异质性的视力丧失疾病，分为非进行性和进行性两类。进行性IRDs的临床表型严重程度差异较大，从早发严重的Leber先天性黑蒙(LCA)到轻度成人起病的视网膜色素变性(RP)不等。RDH12基因是典型例子，其约80种双等位基因致病变异导致高达10%的LCA病例，也有少数常染色体显性(AD)晚发性RP病例。RDH12编码的视网膜脱氢酶12蛋白是一种NADPH依赖性视黄醛还原酶，定位于光感受器内节，参与视觉循环，可保护细胞免受氧化应激。

2025年4月29日，发表在Frontiers in Cell And Developmental Biology上题为Dominant RDH12-retinitis pigmentosa impairs photoreceptor development and implicates cone involvement in retinal organoids的研究首次构建了常染色体显性RDH12相关疾病的视网膜类器官模型，该模型来自携带RDH12基因异质性致病移码突变c.759del p.(Phe254Leufs*24)的患者，其表现为显性轻度晚发性RP。研究人员利用人诱导多能干细胞(HiPSC)分化产生视网膜类器官，并对其进行了详细的表征。

图示描述

1，免疫荧光揭示RDH12-AD视网膜类器官光感受器数量减少。18周时，两组均发育出杆锥光感受器，细胞凋亡和光感受器数量无显著差异，说明早期发育相似。但44周时，RDH12-AD组光感受器百分比显著降低，表明后期发育受影响，数量减少。RDH12在两组光感受器内节均被检测到，定位未变。这揭示了RDH12-AD突变对光感受器发育的长期影响，为理解该疾病提供了模型支持。

图1显示RDH12-AD及对照视网膜类器官分化18周和44周时免疫荧光染色结果。

2，超微结构分析RDH12-AD视网膜类器官光感受器结构差异。两组均发育出类似光感受器外节和内节的结构，具有线粒体和清晰规则的外限制膜。对照组平均每100微米有62±5个光感受器，而RDH12-AD组仅为33±4个，数量显著减少。对照组光感受器段平均长度为10.09±6.48微米，RDH12-AD组缩短至5.51±3.42微米。这表明RDH12-AD突变导致光感受器数量减少和段长度缩短，可能是功能障碍和退化的早期迹象，与患者观察到的现象一致。

图2通过透射电子显微镜对37周的RDH12-AD和对照组视网膜类器官进行超微结构分析。

3，转录组分析RDH12-AD视网膜类器官分子功能障碍。RDH12-AD视网膜类器官中，与对照组相比，有2446个基因表达差异，其中1424个上调，1022个下调。基因本体分析发现，RDH12-AD视网膜类器官中过表达的分子功能包括被动跨膜转运蛋白活性途径、神经递质受体活性等。此外，研究还发现49个与视网膜营养不良相关的基因显著差异表达，其中38个下调，11个上调。这些基因与多种视网膜疾病相关。这些结果揭示了RDH12-AD突变对视网膜类器官中基因表达和分子功能的广泛影响，为理解该疾病的发病机制提供了重要线索。

图3展示44周成熟RDH12-AD和对照视网膜类器官的转录组分析结果。

4，RDH12-AD视网膜类器官视网膜标记物和遗传性眼病相关基因表达变化。与对照组相比，RDH12-AD视网膜类器官中锥体特异性细胞标记物表达下调。此外，79个与遗传性眼病相关的独特基因显著差异表达，其中47个下调，包括49个与视网膜营养不良相关的基因。这些基因与多种眼病相关。RDH12基因在RDH12-AD视网膜类器官中的表达下调，可能影响维生素A代谢和维生素A途径，进而影响光感受器的正常功能。这些发现为开发针对RDH12-AD视网膜病变的治疗策略提供了潜在的靶点。

图4展示RDH12-AD视网膜类器官中视网膜标记物和遗传性眼病相关基因的表达变化。

5，RDH12途径在RDH12-AD视网膜类器官中基因表达变化。与对照组相比，RDH12-AD视网膜类器官中有45个与RDH12途径相关的基因显著差异表达。这些基因涉及维生素A代谢、维生素A和类胡萝卜素代谢等多个途径。具体来说，与视锥光感受器视觉信号转导相关的18个基因中，16个下调，2个上调;与视网膜杆视觉转导相关的27个基因中，17个下调，10个上调。RDH12基因在RDH12-AD视网膜类器官中的表达下调，可能影响维生素A代谢和维生素A途径，进而影响光感受器的正常功能。这些发现为理解RDH12-AD视网膜病变的病理生理机制提供了重要线索，并为开发针对该疾病的治疗策略提供了潜在的靶点。

图5展示RDH12-AD视网膜类器官中与RDH12途径相关的基因表达变化。

全文总结

本研究描述了RDH12-AD疾病模型，表明在光感受器分化后期出现病理现象，与人类观察到的较轻度疾病进程一致。常染色体显性RDH12视网膜病变被认为是一种较轻的IRD形式，相对晚发于成年期，特征为夜盲和进行性视野丧失，伴有外周视网膜中骨小体形成和视网膜血管变细。虽然中心视力在疾病后期才受到影响，但周边锥状光感受器数量减少，且其外节异常。

这项研究通过诱导多能干细胞衍生的视网膜类器官，成功建立了常染色体显性RDH12相关视网膜色素变性的体外模型。研究结果揭示了该疾病与光感受器发育、维生素A通路以及特别是锥细胞功能障碍的关联，为理解疾病机制提供了宝贵见解。此外，该研究首次证明了RDH12-AD导致的光感受器分化后期的病理现象，与人类患者中观察到的迟发性较温和疾病过程相符，为未来的治疗开发提供了可能的靶点。