《Communications Medicine》:H105A peptide eye drops promote photoreceptor survival in murine and human models of retinal degeneration
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研究人员针对视网膜色素变性(RP)开展 PEDF 衍生肽研究,发现 H105A 肽滴眼液可促进光感受器存活,具有治疗潜力。
视网膜退行性疾病,如视网膜色素变性(Retinitis Pigmentosa,RP)和年龄相关性黄斑变性(Age - related Macular Degeneration,AMD),正逐渐成为导致失明的重要原因。其中,RP 作为最常见的遗传性视网膜疾病,以光感受器细胞进行性丧失为特征,全球约每 4000 人中就有 1 人患病。然而,由于 RP 的遗传异质性,开发有效的治疗方法极具挑战。目前,大多数针对光感受器的眼部给药途径,如玻璃体内注射、视网膜下注射等,都具有不同程度的侵入性,这不仅增加了患者的痛苦,还可能带来一系列并发症。因此,寻找一种安全、有效的治疗 RP 的方法迫在眉睫。
为了解决这一难题,来自美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)、意大利摩德纳和雷焦艾米利亚大学(University of Modena and Reggio Emilia)等机构的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于色素上皮衍生因子(Pigment Epithelium - Derived Factor,PEDF),旨在探索其衍生肽对视网膜退行性疾病的治疗潜力。研究成果发表在《Communications Medicine》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在动物实验方面,选用了 rd10 小鼠(Pde6b 基因突变,模拟常染色体隐性 RP)、rd10/Serpinf1-/- 小鼠(PDE6b 突变且 Serpinf1 基因缺失,增加视网膜变性易感性)以及 RhoP23H/+ 小鼠(携带 P23H 突变,模拟常染色体显性 RP),并使用了 C57BL/6 J 小鼠作为对照。在细胞实验方面,利用人类诱导多能干细胞(human - induced pluripotent stem cell,hiPSC)分化得到视网膜类器官(Retinal Organoids,ROs)。同时,通过荧光标记、免疫荧光染色、蛋白质印迹、酶活性检测、电生理检测等技术,对肽的穿透性、生物利用度、对光感受器细胞的保护作用以及视网膜功能进行评估。
研究结果如下:
PEDF 衍生肽的视网膜穿透性 :研究发现,17 - mer 和 H105A 肽经滴眼液给药后,能够成功穿透小鼠视网膜,且在光感受器层具有较高的亲和力和生物利用度。而 R99A 肽由于缺乏对 PEDF 受体(PEDF - R)的亲和力,在视网膜中的穿透和定位效果较差。
对 rd10 小鼠模型的作用 :在 rd10 和 rd10/Serpinf1-/- 小鼠模型中,17 - mer 和 H105A 肽滴眼液可有效减少光感受器细胞死亡,降低磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine,PS)外化水平,调节促凋亡蛋白 BAX 和抗凋亡蛋白 BCL2 的表达,使 BAX/BCL2 比值降低。同时,改善光感受器的形态,增加外核层(Outer Nuclear Layer,ONL)厚度和光感受器外段(Outer Segment,OS)长度,提高视网膜电生理功能,增强对光刺激的反应。
对 RhoP23H/+ 小鼠模型的作用 :H105A 肽滴眼液在 RhoP23H/+ 小鼠模型中同样表现出良好的效果。从 P14 开始给药,可促进光感受器存活,抑制凋亡途径,增加 ONL 厚度,尤其是在视网膜腹侧区域,该区域在疾病进展中通常更容易受到影响。此外,通过腺相关病毒(Adeno - Associated Virus,AAV)载体将 H105A 基因导入 RhoP23H/+ 小鼠眼内,实现了 H105A 肽的长期表达。结果显示,AAV - H105A 治疗可减少炎症反应,降低 BAX 水平,增加 BCL2 水平,减少 TUNEL 阳性光感受器细胞核数量,改善视网膜形态和功能,在注射后 6 个月仍能观察到明显的治疗效果。
对人类视网膜类器官的作用 :在 hiPSC 衍生的人类视网膜类器官实验中,研究人员用香烟烟雾提取物(Cigarette Smoke Extract,CSE)诱导光感受器细胞死亡,模拟氧化应激环境。结果表明,H105A 肽能够显著减少 CSE 诱导的细胞死亡,降低 PS 外化水平,减少 Ethidium homodimer 染色阳性细胞数量,降低 TUNEL 阳性细胞核数量,促进人类视网膜光感受器的存活。
研究结论和讨论部分指出,17 - mer 和 H105A 肽作为神经营养剂,在多种视网膜变性模型中展现出保护光感受器活力、形态和功能的潜力。这些肽通过局部给药,能够有效靶向 PEDF - R,干扰与视网膜疾病相关的细胞死亡途径。研究结果为视网膜退行性疾病的治疗提供了新的思路和方法,尤其是 H105A 肽,具有广泛的应用前景,可能对包括 RP、AMD、脉络膜血症、Usher 综合征、Stargardt 病、糖尿病视网膜病变等在内的多种视网膜疾病发挥治疗作用。
此外,本研究还具有重要的创新性。一方面,滴眼液给药方式为视网膜疾病的治疗提供了一种安全、简便的选择,有望提高患者的依从性;另一方面,基因治疗方法通过玻璃体内注射 AAV 载体,避免了视网膜脱离的风险,实现了更广泛的视网膜覆盖。然而,研究也存在一些局限性,如动物模型中眼部穿透性在人类中的转化程度、治疗效果的持久性等问题,仍需进一步研究。总体而言,这项研究为视网膜退行性疾病的治疗开辟了新的方向,为未来的临床应用奠定了坚实的基础。
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