视网膜位于眼球后部，负责感知光线并向大脑传输视觉信息。它由分布在三个核层中的多种类型的神经元组成，以产生复杂的视觉输出。外核层中的感光细胞（视杆细胞和视锥细胞）将光转化为神经信号。内核层中的双极细胞、水平细胞和无长突细胞负责调节和传递视觉信号。神经节细胞层中的视网膜神经节细胞 (RGC) 投射长轴突，并向大脑目标脑区发送视觉信息以实现视觉感知。
目前，全球有超过22 亿人患有视力障碍或不可逆转的视力丧失。视网膜退行性疾病，包括青光眼、年龄相关性黄斑变性（AMD）、糖尿病性视网膜病变和多种遗传性视网膜变性（IRDs），是导致不可逆视力丧失和失明的主要原因，然而，目前的治疗策略只能缓解尚无明确有效的治疗方法。许多形式的视力损失具有遗传性，且由于视网膜被封闭在眼睛内，处于相对免疫豁免的环境中，因此，开发有效的针对视网膜的基因疗法是治疗单基因和多因素视网膜疾病的一种有前途且快速发展的策略。
视网膜细胞类型及主要视网膜疾病类型（PMID: 38105897）
递送工具是视网膜基因疗法的关键，这些基因递送载体对于将治疗基因有效且特异性地递送到靶细胞中至关重要，作为一种安全的、有潜力的应用载体，重组腺相关病毒载体（recombinant Adeno-associated virus, rAAV）在治疗遗传性视网膜疾病中具有很好的应用前景。
AAV血清型的选择
早期研究发现，基于不同的注射方式，针对不同的视网膜细胞类型，AAV1、AAV2、AAV5、AAV8、AAV9等血清型被报道可感染视网膜细胞，目前大多数的临床试验中，AAV2、AAV8、AAV5野生型血清型使用较多。除了天然存在的血清型外，科学家们通过对血清型衣壳改造，开发出一系列工程化AAV血清型，以提高对视网膜细胞的转导能力及特异性。如Anc80L65基于视网膜下腔注射（subretinal injection, SR）对视网膜感光细胞具有较强的亲和力；AAV2.7m8、AAV2.NN通过玻璃体腔注射（intravitreal injection, IVT）能够穿过内界膜（ILM）物理屏障实现全视网膜感染；AAV-shH10Y基于IVT途径可以较高效特异性靶向视网膜muller细胞。
此外，玮美基因基于特有的AAV血清型筛选平台，开发了四种通过玻璃体腔注射高效且特异靶向视网膜不同细胞的AAV血清型，以更安全更高效地方式实现精准递送研究视网膜疾病。
AAV-GC01 & AAV-GC02：玻璃体腔注射高效特异靶向RPE
NHP结果，玻璃体腔注射，5E11vg/eye，50μl（图片来源：玮美基因）
小鼠结果，玻璃体腔注射（图片来源：玮美基因）
AAV-GC03：玻璃体腔注射高效感染视网膜各细胞层（RGC和INL）
小鼠结果，玻璃体腔注射，0.5-1E10vg/eye（图片来源：玮美基因）
AAV-GC13：玻璃体腔注射高效特异感染感光细胞层
小鼠结果，玻璃体腔注射（图片来源：玮美基因）
和元生物已拿到上述四种AAV血清型的独家官方授权，助力高效精准靶向视网膜不同细胞的递送需求。欢迎大家咨询~
特异性启动子的选择
除了上述提到的基于AAV血清型嗜性外，亦可以借助细胞特异性启动子完成特异性靶向操作。如对于RPE的特异性感染可以借助hBEST1特异启动子实现，hRHO可以实现视杆细胞的感染，GFAP /GfaABC1D可以用于视网膜muller细胞的特异性感染。
注射方式的选择及AAV注射量
目前，根据目的及靶向视网膜细胞层的不同，AAV介导的视网膜基因治疗主要递送途径包括，视网膜下腔注射（subretinal injection, SR）和玻璃体腔注射（intravitreal injection, IVT）。
视网膜下腔注射（subretinal injection, SR）是指将AAV输送到视网膜色素上皮细胞层（RPE）和感光细胞外段之间的空间。大量研究证明SR注射对于视网膜外层转导非常有效，主要感染RPE和感光细胞，然而SR注射会不可避免地将感光层和RPE层分离，损害感光细胞，感染区域有限，存在视网膜脱离等潜在并发症，且需要全身麻醉，风险大、费用高、恢复时间长。一般小鼠视网膜下腔注射所需体积在0.5-1μl左右，AAV病毒量在0.5-1E10vg/眼。
玻璃体腔注射（intravitreal injection, IVT）是将AAV输送到玻璃体腔中，手术更简单，没有视网膜脱离的风险，并且能够分散在整个视网膜中，主要感染RGC和视网膜内核层的一些细胞，基于工程化AAV的不断开发，一些改造后的AAV可以通过IVT途径或高效或特异感染视网膜感光细胞和RPE。然而IVT相较于SR注射更易诱发免疫反应，且ILM限制作用，AAV注射到玻璃体腔会被稀释，以及视网膜外层靶细胞的长距离，都是玻璃体腔注射递送AAV所面临的一些障碍，因此提示需要更高浓度的AAV载体。一般小鼠玻璃体腔注射所需体积在1-2 μl左右，AAV病毒量在0.5-1E10vg/眼。
视网膜下腔注射与玻璃体腔注射（PMID: 33510064）
客户应用案例
青光眼（glaucoma）是全球首位不可逆的致盲性眼病，可累及各年龄阶段人群，临床表现为进行性的视野缺损和视神经损害， RGC的选择性和不可逆性丢失是青光眼病理损害的基础。2022年8月8日，中南大学湘雅医院眼科中心/湖南省眼科重点实验室夏晓波教授团队在Cell Death & Differentiation发表原创学术成果“Pathologically high intraocular pressure disturbs normal iron homeostasis and leads to retinal ganglion cell ferroptosis in glaucoma”。该研究首次报道了“铁死亡”与青光眼的相互联系，揭示了病理性高眼压（pathological high intraocular pressure，ph-IOP）通过诱导视网膜铁代谢紊乱并促进RGC铁死亡的新机制，证明了去铁酮靶向抑制RGC铁死亡对青光眼的保护效果，为从铁稳态及铁死亡途径理解和治疗青光眼提供了新的研究思路。
PMID: 35933500
近视是我国的“国病”，是我国视觉障碍的首要原因。目前对近视的病因和发病机制还知之甚少，因此近视的治疗手段还很有限。2024年1月16日，温州医科大学附属眼视光医院、眼视光学和视觉科学国家重点实验室、瓯江实验室赵斐副研究员，周翔天教授及北京航空航天大学陈伟副研究员作为共同通讯作者，在 Cell 子刊 Cell Metabolism 期刊发表了题为：Augmentation of scleral glycolysis promotes myopia through histone lactylation 的研究成果。该研究揭示了糖酵解激活是巩膜缺氧诱导近视形成的关键分子机制，并提供了潜在的近视防控的新靶点与策略。
PMID: 38232735
参考文献
[1] PMID: 38105897
[2] PMID: 37274131
[3] PMID: 33510064
[4] PMID: 35933500
[5] PMID: 38232735
