Adv Sci丨Yang Sun团队构建Lowe综合征iPSC来源小梁网模型，探索基因治疗新策略|ipsc|基因治疗|细胞|表型

Lowe 综合征（也称眼脑肾综合征）是由 OCRL 基因突变引起的罕见 X 连锁遗传病，主要累及眼、肾脏和中枢神经系统。患者常出生即患双侧致密性白内障，约半数并发青光眼。目前，眼部治疗主要依赖手术和降眼压药物，尚缺乏针对病因的有效疗法。眼小梁网（ trabecular meshwork ， TM ）是调节房水外流、维持眼压稳态的关键组织，其功能异常可导致房水流出阻力增加和眼压升高。 OCRL 编码一种参与膜运输、肌动蛋白细胞骨架重塑和初级纤毛形成的肌醇 5- 磷酸酶。然而，现有动物模型难以重现 Lowe 综合征的人类眼部表型，相关研究长期缺乏理想的眼病模型。

近日，斯坦福大学医学院眼科系YangSun教授团队在 Advanced Science 发表题为CRISPRand Gene Augmentation Rescue Trabecular Meshwork Dysfunctionin iPSC Models of LoweSyndrome的研究论文。团队构建了Lowe综合征诱导多能干细胞（ iPSC ）来源的小梁网样细胞（ iHTM ）模型，并在人源细胞中评估了AAV介导的基因补偿和CRISPR腺嘌呤碱基编辑（ ABE ）两种治疗策略。

研究人员首先建立了 Lowe 综合征的 iHTM 模型构建体系。利用精准基因编辑技术，在健康人 iPSC 中分别引入 OCRL p.R541X 、 p.R822X 和 p.R844X 三种常见致病突变，随后将其分化为 iHTM 。所得细胞表达经典 TM 标志物，并保留地塞米松诱导 MYOC 表达的功能特征。与对照相比， OCRL 缺陷细胞出现 α - actinin 异常聚集、 F-actin 应力纤维减少和初级纤毛缩短，稳定重现了 OCRL 缺失相关表型。

为探索不受具体突变类型限制的基因补偿策略，团队进一步将携带 OCRL p.D451N 突变的患者成纤维细胞重编程为 iPSC 并分化为 iHTM 。比较 AAV9 、 AAV2.3m 和 AAV2 三种载体后发现， AAV2 介导的 OCRL 表达水平最高。三种载体均能不同程度改善细胞骨架组织并延长初级纤毛，其中 AAV2 效果最为突出。

研究团队还利用 SpRY-ABE8e 和 SpG-ABE8e 碱基编辑器精准纠正患者 iPSC 中的 p.D451N 突变，靶位点编辑效率约为 10%–25% ，并获得 3 个完全矫正的克隆。编辑后的 iHTM 中， OCRL 蛋白表达接近正常水平，溶酶体 LAMP1 与 PI(4,5)P₂ 的异常共定位明显减少，细胞骨架和级纤毛表型也得到改善，表明精准编辑能够恢复 OCRL 功能及其下游细胞表型。

RNA 测序显示， OCRL 缺陷 iHTM 共有 439 个基因上调、 783 个基因下调，主要涉及细胞外基质、细胞黏附、整合素和黏着斑信号，以及 PI3K – Akt 和 TGF- β等通路。 ABE 纠正后，细胞整体转录谱向健康对照靠近，提示“细胞外基质—细胞黏附—细胞骨架”网络失调可能参与 Lowe 综合征相关小梁网功能障碍。

总之，该研究建立了 Lowe 综合征人源 iPSC 小梁网细胞模型，揭示了 OCRL 缺陷影响眼部房水外流组织的潜在机制，并验证了基因补偿与碱基编辑改善相关细胞表型的可行性。前者具有不受具体突变限制的优势，后者则可实现致病变异的精准原位修复，两种策略具有一定互补性。这一研究为 Lowe 综合征相关青光眼及其他单基因遗传性眼病的机制研究、药物筛选和基因治疗开发提供了人源实验平台。

斯坦福大学眼科系博士后陈思宇和刘志权为论文共同第一作者， Yang Sun 教授为通讯作者。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.77704

Sun lab 的研究兴趣集中在眼科疾病的机制和治疗，包括肌醇信号在发育和疾病中的作用：希望通过研究肌醇磷酸代谢，在初级纤毛细胞生物学的基本理解方面取得进展；也开展药物、细胞和基因治疗，特别是针对 Lowe 综合征，青光眼以及视网膜变性开发新的治疗方法。课题组欢迎对眼睛疾病机制研究和治疗感兴趣的学生及博士后加入！

制版人：十一

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（*排名不分先后）