Abca4-KO 基因敲除小鼠

ABCA4，即ATP结合盒转运蛋白A4，是一种定位于视网膜感光细胞外节盘膜边缘区域的蛋白质，属于ATP结合盒转运蛋白超家族成员。ABCA4的主要功能是利用ATP的结合与水解产生的能量，将N-视黄基-磷脂酰乙醇胺（N-Ret-PE），即视黄醇与磷脂酰乙醇胺的席夫碱加合物，从盘膜腔转移到胞质侧，确保全反式视黄醇和过量的11-顺式视黄醇能够有效地从感光细胞中清除，防止毒性视黄醇化合物的积累[6]。ABCA4的丧失功能突变导致常染色体隐性遗传的Stargardt黄斑变性（STGD1），这是一种以中心视力受损、脂褐质和双视黄醇化合物积累为特征的疾病。

在德国的一个多中心队列研究中，研究者对335名STGD1患者的ABCA4基因进行了全面测序分析，包括其50个编码外显子和相邻的剪接序列。通过重新测序阵列技术和下一代测序（NGS），研究者发现了148个致病性或可能致病性的突变，其中48个是之前未报道的ABCA4相关疾病等位基因。此外，研究者还发现了6个风险调节的常见变异。通过逻辑回归分析，研究者评估了常见ABCA4等位基因与疾病风险的关联，并计算了遗传风险评分（GRS）。研究发现，携带单个致病性ABCA4等位基因的个体中，特定常见ABCA4变异可能影响疾病风险[1]。

在一项针对中国患者的研究中，研究者对129名ABCA4相关视网膜营养不良（ABCA4-RD）患者的临床和遗传特征进行了总结。他们发现中国患者的突变谱与高加索人群有显著差异，并确定了35个新的ABCA4突变。研究者还报告了一些罕见和特殊的病例，如两代患者家族史、被诊断为锥形-杆状营养不良或视网膜色素变性的患者、存在视网膜下纤维化的患者以及保留黄斑结构的患者。通过综合分析多项临床检查和应用多元回归分析，研究者证实了携带两个“无效”等位基因的患者比携带两个“非无效”等位基因的患者发病年龄更早，失明更快。携带一个或多个“非无效”等位基因的患者通常具有更好的视力，黄斑自发荧光变化较轻，全视野视网膜电图上杆状功能保留得更多。此外，大多数携带p.(Phe2188Ser)变异的患者表现出轻表型，黄斑自发荧光信号局限于黄斑，全视野视网膜电图反应正常[2]。

在中国患者中，研究者对161名STGD1或CRD患者进行了ABCA4基因的筛查，包括96名STGD1患者和65名CRD患者。通过PCR基于的DNA测序对所有编码外显子和外显子-内含子边界进行突变筛查，并使用计算程序分析致病性。研究者发现至少在102名无亲缘关系的患者中检测到两个致病性ABCA4等位基因（63.4%），16名患者中检测到一个致病性等位基因（9.9%），而在43名受影响的个体中未检测到致病性等位基因（26.7%），总体突变检测率为73.3%（118/161）。共鉴定出136个致病性ABCA4基因变异，包括85个新的变异。这些变异包括77个（57.0%）错义变异、19个（14.1%）无义变异、23个（17.0%）剪接影响变异和16个（11.9%）移码小插入或缺失变异。该队列中最常见的突变是c.2424C>G p.Y808X，占所有筛查等位基因的4.7%（15/322）。中国患者ABCA4基因的突变谱与高加索患者存在显著差异。建立突变谱将有助于对中国STGD1患者的ABCA4筛查和风险评估[3]。

基因治疗是治疗ABCA4相关疾病的一种有前景的方法。尽管ABCA4基因的cDNA长度为6.8kb，超过了腺相关病毒（AAV）载体的有效载荷容量，但研究者们已经开发出新型AAV载体、慢病毒载体和非病毒压缩DNA纳米颗粒来提高基因传递效率。这些新型载体在改善Abca4敲除小鼠的疾病表型方面取得了成功。目前，两项I/IIa期临床试验正在进行中，旨在治疗ABCA4相关Stargardt病（STGD1）患者[4]。这些研究为ABCA4相关疾病的基因治疗提供了新的希望。

在另一项研究中，研究者通过设计各种双分割内蛋白ABCA4载体，并筛选出表达全长ABCA4蛋白效率最高的载体，构建了一种新的双AAV8-ABCA4载体。这种载体在体外表现出高水平表达全长ABCA4蛋白的能力，减少双视黄醇形成并纠正ABCA4敲除小鼠的视觉功能。此外，研究者通过在鼠模型中进行亚视网膜注射，评估了不同剂量的治疗效应。在1.00×109 GC/eye的剂量下，治疗效应和安全性都得到了保证。这些结果支持了优化双AAV8-ABCA4方法在未来临床转化中的应用，以治疗Stargardt病[5]。

综上所述，ABCA4基因突变是导致多种视网膜营养不良的主要原因，包括Stargardt黄斑变性、锥形-杆状营养不良和视网膜色素变性。研究者已经发现了超过1200个不同严重程度的致病性ABCA4突变，包括错义、无义、小插入/缺失和剪接影响变异，其中许多位于深内含子区域。这些研究发现不仅加深了我们对ABCA4相关视网膜营养不良的复杂性理解，也扩展了我们对所有孟德尔疾病的一般理解。目前，基因治疗已成为治疗ABCA4相关疾病的一种有前景的方法，包括新型AAV载体、慢病毒载体和非病毒压缩DNA纳米颗粒的应用。这些研究进展为ABCA4相关视网膜营养不良的治疗带来了新的希望。