Liệu pháp gen AAV5-RPGR tối ưu hóa giúp bảo tồn cấu trúc và chức năng tế bào thụ cảm ánh sáng trong mô hình chuột viêm võng mạc sắc tố liên kết nhiễm sắc thể X

Giới thiệu: Bối cảnh lâm sàng và nhu cầu chưa được đáp ứng trong bệnh viêm võng mạc sắc tố liên kết nhiễm sắc thể X

Viêm võng mạc sắc tố liên kết nhiễm sắc thể X (X-linked retinitis pigmentosa, XLRP) là một loạn dưỡng võng mạc di truyền nặng, được đặc trưng bởi thoái hóa dần dần các tế bào thụ cảm ánh sáng, dẫn đến quáng gà, mất thị lực ngoại vi và cuối cùng là mù lòa. Đột biến gen RPGR, đặc biệt ở isoform ORF15, chiếm phần lớn các trường hợp XLRP. Tuy nhiên, vùng RPGR ORF15 nổi tiếng khó được tạo dòng và biểu hiện do trình tự lặp lại, không ổn định, dễ hình thành cấu trúc bậc hai và hiện tượng nối ghép ẩn, từ đó từ trước đến nay gây ra nhiều thách thức lớn cho việc phát triển liệu pháp thay thế gen. Các chiến lược điều trị hiện có chủ yếu vẫn mang tính hỗ trợ, nhấn mạnh nhu cầu chưa được đáp ứng cấp thiết đối với các liệu pháp phân tử hiệu quả có thể ngăn chặn hoặc đảo ngược thoái hóa tế bào thụ cảm ánh sáng ở bệnh nhân XLRP.

Thiết kế nghiên cứu và phương pháp

Nghiên cứu này trình bày một cách tiếp cận thực nghiệm tiền cứu, sử dụng một transgene RPGR ORF15 được tối ưu hóa, được đưa vào thông qua virus adeno liên kết huyết thanh học 5 tái tổ hợp (recombinant adeno-associated virus serotype 5, rAAV5), nhằm khắc phục tính không ổn định vốn có khi tạo dòng và tăng hiệu quả điều trị. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế một trình tự RPGR tối ưu hóa theo codon, nhằm loại bỏ các cấu trúc bậc hai gây vấn đề và các vị trí nối ghép ẩn, xác nhận biểu hiện trên tế bào HEK 293T và tế bào 661W giống tế bào thụ cảm ánh sáng in vitro, đồng thời tạo ra mô hình chuột Rpgr knockout (Rpgr-KO) vững chắc, biểu hiện mất tế bào thụ cảm ánh sáng nặng và suy giảm chức năng rõ rệt.

Tiêm dưới võng mạc rAAV5 mang cấu trúc RPGR tối ưu hóa được thực hiện ở ba mức liều tăng dần (1×10^9, 3×10^9 và 1×10^10 bộ gen vector trên mỗi mắt). Đánh giá cấu trúc và chức năng võng mạc, bao gồm độ dày lớp nhân ngoài và các thông số điện võng mạc đồ (electroretinography, ERG), được tiến hành tại các thời điểm theo dõi kéo dài 12 và 14 tháng sau tiêm để đánh giá tác động điều trị dài hạn. Đánh giá an toàn được thực hiện trên mô hình thỏ với thời gian theo dõi 1 tháng sau khi đưa vector dưới võng mạc.

Kết quả chính: hiệu quả và độ an toàn

Vector rAAV5-RPGR tối ưu hóa cho thấy mức biểu hiện protein RPGR in vitro tăng 3,3 lần so với trình tự kiểu dại, đồng thời loại bỏ các isoform ngắn có thể gây tác dụng bất lợi. Biểu hiện transgene tại võng mạc phụ thuộc liều và định vị phù hợp ở đoạn trong của tế bào thụ cảm ánh sáng, vốn là vị trí quan trọng đối với chức năng sinh lý của RPGR.

Trong mô hình chuột Rpgr-KO nặng, liệu pháp gen liều cao (1×10^10 vg/eye) bảo tồn đáng kể cấu trúc tế bào thụ cảm ánh sáng, được chứng minh bằng việc lớp nhân ngoài tại vị trí tiêm dày hơn 42% so với nhóm chứng ở thời điểm 14 tháng (P<0,01) và bảo tồn có ý nghĩa ở vùng trung tâm võng mạc (P<0,05). Hơn nữa, điều trị làm giảm sự định vị sai rhodopsin bất thường, một dấu ấn của thoái hóa võng mạc trong thiếu hụt RPGR, cho thấy đã phục hồi vận chuyển protein của tế bào thụ cảm ánh sáng (P<0,01). Phân tích ERG chức năng củng cố các phát hiện về cấu trúc, khi động vật được điều trị biểu hiện biên độ sóng a trong điều kiện scotopic được cải thiện rõ rệt, đạt ≥100 μV so với <90 μV ở nhóm chứng không điều trị, và biên độ sóng b trong điều kiện photopic tăng từ 31–46 μV lên 49–66 μV ở các cường độ kích thích chuẩn hóa.

Đáng chú ý, không ghi nhận độc tính liên quan đến vector hay tác dụng bất lợi nào trong mô hình an toàn trên thỏ, gợi ý hồ sơ an toàn thuận lợi của hướng tiếp cận liệu pháp gen này.

Bình luận của chuyên gia và các insight cơ chế

Các kết quả này cung cấp bằng chứng tiền lâm sàng thuyết phục về nguyên lý sử dụng một transgene RPGR ORF15 được tối ưu hóa hợp lý, được đưa qua rAAV5, như một liệu pháp thay thế gen cho XLRP. Chiến lược này giải quyết một cách hiệu quả các rào cản kỹ thuật trước đây liên quan đến tính không ổn định của ORF15 vốn đã cản trở phát triển lâm sàng. Việc định vị transgene đích đến đoạn trong của tế bào thụ cảm ánh sáng phù hợp với vai trò sinh lý của RPGR trong vận chuyển qua lông chuyển và vận chuyển protein, vốn rất quan trọng đối với duy trì và chức năng của tế bào thụ cảm ánh sáng.

Mặc dù các phát hiện này đầy hứa hẹn, việc chuyển dịch sang thử nghiệm lâm sàng trên người đòi hỏi xem xét khác biệt giữa các loài, liều dùng và độ an toàn dài hạn. Ngoài ra, độ bền của biểu hiện gen và khả năng cứu vãn chức năng ở đối tượng cao tuổi hoặc giai đoạn bệnh tiến triển vẫn cần được xác lập. Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện nay các lựa chọn điều trị cho XLRP liên quan đến RPGR còn rất hạn chế, những tiến bộ tiền lâm sàng này đánh dấu một cột mốc quan trọng trong phát triển liệu pháp gen võng mạc.

Kết luận và định hướng tương lai

Nghiên cứu này chứng minh thành công rằng một RPGR ORF15 được tối ưu hóa và thiết kế lại theo codon, được đưa qua vector rAAV5, có thể phục hồi cấu trúc tế bào thụ cảm ánh sáng và một phần chức năng trong mô hình chuột XLRP nặng mà không ghi nhận độc tính phát hiện được. Vector tối ưu hóa này vượt qua các thách thức phân tử then chốt liên quan đến trình tự ORF15 kiểu dại không ổn định và đặt nền tảng cho nghiên cứu chuyển dịch cũng như đánh giá lâm sàng tiếp theo. Các nghiên cứu tương lai nên tập trung mở rộng đánh giá an toàn, đánh giá hiệu quả trên các mô hình bổ sung và khởi động thử nghiệm lâm sàng để xác định tiềm năng điều trị ở bệnh nhân XLRP.

Nguồn tài trợ và đăng ký thử nghiệm lâm sàng

Chi tiết về nguồn tài trợ và số đăng ký thử nghiệm lâm sàng không được báo cáo trong ấn phẩm nguồn.

Tài liệu tham khảo

Chen X, Xu X, Cao S, Pan C, Wei S, Hou B, Zhou H. Optimized AAV5-RPGR ORF15 Gene Therapy Rescues Photoreceptor Structure and Function in XLRP Mouse Model. American Journal of Ophthalmology. 2026 Jun 9. PMID: 42263801.