患者来源模型重现沉积,但未出现明显感光细胞丢失

德国图宾根大学等机构与美国 REGENXBIO 团队在 Cell Reports Medicine 报道神经元蜡样脂褐质沉积症 2 型(CLN2)的视网膜模型。该疾病与三肽基肽酶 1(tripeptidyl peptidase 1,TPP1)缺陷有关,患者可出现视网膜退化。研究使用 2 位患者的诱导多能干细胞(iPSC)建立视网膜类器官,并与健康来源模型比较。

患者模型中,TPP1 蛋白降低,线粒体三磷酸腺苷(ATP)合酶 C 亚基(SCMAS)逐渐在溶酶体中积累。培养第 200 天,2 个患者模型的 SCMAS 信号分别约为对照的 5.2 倍和 3.3 倍;至第 350 天约为 7.5 倍和 4.5 倍。

即使培养至第 350 天,类器官仍未表现出明显的感光细胞丢失。脂质积累也存在模型差异,其中 1 个患者模型显著增加,另 1 个未达到显著性。该模型更适合观察早期细胞内沉积与治疗反应。

早期给药与晚期给药的沉积物反应不同

团队用携带人 TPP1 的腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)载体 AAV9.hCLN2 给药。离芯片培养的类器官采用每个类器官 5 × 10⁹、5 × 10¹⁰ 或 1.67 × 10¹¹ 个病毒基因组的剂量。给药时间分别选在沉积形成前、第 123 天或较晚的第 260 天。

在较年轻的模型中,中剂量可使 TPP1 表达恢复至对照水平;第 260 天模型在相同剂量下约恢复到对照的 55%。较早给药可预防 SCMAS 积累,已经开始积累的模型则随剂量增加而减少沉积。

较晚给药也降低了 SCMAS 信号,但未完全恢复到对照水平。研究因此同时观察蛋白表达和既有沉积物的变化,显示同一递送方案在不同疾病阶段产生不同反应。

视网膜芯片加入色素上皮与持续灌流

视网膜芯片将第 123 天类器官放在视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)上方,并以 40 μL/h 持续灌流。组织室中使用透明质酸凝胶维持类器官与上皮接触,培养和给药环境由此增加了组织界面及流动因素。

芯片给药为每孔 6.5 × 10⁹、6.5 × 10¹⁰ 或约 2.17 × 10¹¹ 个病毒基因组,按增加的 RPE 细胞调整剂量,观察 28 天。离芯片对应实验观察 35 天。芯片最低剂量已使 TPP1 高于健康对照的 2 倍,并将 SCMAS 降至接近对照水平。

培养液中的 TPP1 蛋白在芯片最低剂量组已达到各自健康对照的至少 100 倍,离芯片最低剂量约为各自对照的 2 倍。作者分别使用两种培养环境的对照作归一化,这 2 个倍数描述的是各自的恢复幅度。

CLN2 视网膜芯片不同病毒剂量下的蛋白表达与沉积物成像及定量原研究图。

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CLN2 视网膜芯片的 AAV9.hCLN2 给药、TPP1 表达和 SCMAS 沉积比较。(Serena Corti 等 / Cell Reports Medicine, 2025, Figure 7;CC BY 4.0)

小体积培养有帮助,RPE 贡献仍需进一步拆分

为研究差异来源,团队另将类器官放入与芯片组织室体积接近的 384 孔板,比较 14 天的表达。小体积培养也促进递送,但芯片的 TPP1 表达仍较高,提示组织环境与培养方式可能共同影响载体作用。

预先只转导 RPE、再加入未转导类器官的实验,没有在类器官中检测到 TPP1 恢复。作者提出 RPE 可能参与芯片环境下的治疗增强,但此次实验尚未证明 RPE 向类器官供给 TPP1 是主要原因。

当前模型支持细胞层面的剂量与时机比较

类器官、RPE 和芯片为同一种基因递送提供了不同层次的比较:既可观察沉积形成前的预防,也可观察已有沉积的减少。研究主要结果来自 2 个患者细胞模型及各自的类器官重复。

模型没有完整的免疫组成,也未重现患者明显的感光细胞退化。作者提出后续加入免疫细胞、延长培养并研究眼内递送;当前结果限于体外 TPP1 表达与组织病理指标。

来源与延伸阅读

  1. Recreating pathophysiology of CLN2 disease and demonstrating reversion by TPP1 gene therapy in hiPSC-derived retinal organoids and retina-on-chip. Cell Reports Medicine (2025). ↗