剪接纠正与蛋白恢复需要不同证据
2021 年,荷兰拉德堡大学医学中心(Radboud University Medical Center)与英国伦敦大学学院眼科研究所(UCL Institute of Ophthalmology)研究人员在 Cellular and Molecular Life Sciences 综述视网膜类器官的分析技术。文章把治疗评价拆到基因、转录、蛋白、代谢、组织形态和神经功能等层次,讨论各类测量能回答的问题。
反义寡核苷酸是其中的具体用途。综述介绍 CEP290 和 ABCA4 相关模型中的异常剪接,以及用核酸干预纠正剪接的研究。视网膜类器官中的某些异常剪接比视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)或非视网膜细胞更明显,因此选择组织环境本身会影响可观察的治疗靶点。
定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction,qPCR)和微滴数字 PCR 可针对选定转录本定量,RNA 测序则提供更广的表达及剪接信息。整体样本 RNA 测序会混合不同细胞的信号;单细胞分析能辨认细胞类型,却仍受到测序深度和低丰度转录本检出的限制。对高度相似剪接异构体的重建,也需要单独考虑。
综述列举的 AIPL1 患者模型提供了一个具体例子:AIPL1 本身及一些视网膜相关基因的 RNA 表达没有明显差异,光感受器也可正常发育;蛋白检测却显示 AIPL1 减少。同基因背景对照有助于减少个体遗传差异,但检测终点仍需与模型实际出现的异常对应。
转录本变化还需要与蛋白结果衔接。作者指出,RNA 和蛋白稳定性及翻译后调节都会影响蛋白量。蛋白免疫印迹可检查特定蛋白或不同形式,但类器官体积小,取材可能受限;综述援引的一个早期模型需每条件合并至少 16 个类器官,这里的 16 为混样组织数,独立重复数需另行说明。

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代谢成像和培养液分析提供不同层面的信息
荧光寿命成像(fluorescence lifetime imaging microscopy,FLIM)以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)等代谢辅酶的游离和结合状态反映代谢变化,高光谱成像及动态全场光学相干断层成像也被用于观察发育相关变化。这些成像可保留组织继续培养,但作者强调仍需与细胞类型标志等成熟度证据建立对应。
培养液是可反复获得的材料。综述提到,用液相色谱结合质谱分析莫西沙星处理后类器官培养液的研究,也提出检测分泌因子和补体相关指标的可能性。已应用的案例与后续建议需要分开;培养基本身含有的糖、氨基酸和生长因子可能掩盖细胞代谢变化。
蛋白质谱可以探索多种蛋白,脂质组学则关注不同脂质及其代谢联系。作者同时指出,细胞组成混杂会掩盖少数细胞类型的信号,视网膜类器官的系统代谢研究在当时仍较少。
结构检测需要保留层次和细胞朝向
免疫染色可检查蛋白位置、细胞组成和外核层厚度。其解释受到固定对抗原的影响,也依赖切片方向能否正确显示光感受器。多光子与光片成像有助于观察较深结构,长期成像的光损伤以及组织透明处理造成的形变,则可能影响后续比较。
电子显微镜可显示外节膜盘、连接纤毛、线粒体和突触相关结构,光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)可观察组织内部层次。它们分别增加超微结构或整体组织信息;当评价治疗效果时,形态改善仍需和目标细胞的分子及功能指标结合。
膜片钳、钙成像和 MEA 记录不同功能
膜片钳可观察选定细胞的电流,钙成像可比较细胞内信号变化,微电极阵列(microelectrode array,MEA)则主要记录靠近电极的神经节细胞输出。MEA 可提供内层连接的信息,但要求成熟光感受器和神经节细胞在同一阶段共存,并在放置组织时保留相关结构。
综述援引 PRPF31 患者类器官的比较:对γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid,GABA)的响应减弱,对环磷酸鸟苷(cyclic guanosine monophosphate,cGMP)类似物的响应却没有相应变化。不同探针可以揭示不同功能差异;这一比较检验的是患者与对照的基础功能差异。作者提醒,MEA 记录可能包含不同细胞的电信号,判定光感受器反应时需要辨明信号来源。
长期培养常伴随内层细胞减少,而光感受器外节和回路仍在成熟。作者因此把细胞组成、RPE 接触及外节组织列为功能评价的重要条件,并认为光反应成为常规、可重复的疗效评价指标仍有工作要做。