hRHO点突变小鼠：视网膜色素变性研究的"金标准"临床前模型
视紫红质是视杆细胞中负责感光的关键G蛋白偶联受体。hRHO基因突变是导致常染色体显性视网膜色素变性（Autosomal Dominant Retinitis Pigmentosa, adRP）的最常见原因，在全球adRP病例中约占20%至30%[1]。目前已发现超过150种致病性RHO突变[2]。这些突变多数为错义突变，导致蛋白质错误折叠、在内质网中异常聚集，进而引发内质网应激、未折叠蛋白反应，最终导致感光细胞凋亡和进行性视力丧失（图1）。
这些突变主要分为两大类：功能获得型突变和功能缺失型突变。功能获得型突变导致视紫红质蛋白错误折叠或功能异常，对视杆细胞产生毒性，诱发细胞凋亡，最终引起常染色体显性RP[1]。而功能缺失型突变则导致无法合成功能性视紫红质，进而引起视杆细胞外段退化，通常表现为常染色体隐性RP。
图1. 视紫红质突变可能导致的潜在致病后果示意图[3]
hRHO-P23H是研究常染色体显性视网膜色素变性的关键模型。P23H突变是北美地区adRP最常见的病因，约占该地区adRP患者的10%[4]。这一错义突变导致视紫红质蛋白第23位的脯氨酸被组氨酸取代，引发蛋白质错误折叠和内质网应激。
在分子机制层面，P23H突变导致视紫红质异常聚集并形成高分子量寡聚物[5]。突变蛋白在内质网中积累，激活未折叠蛋白反应并最终触发光感受器细胞凋亡[6]。研究表明，P23H视紫红质在杆状光感受器外段盘膜中形成致密荧光灶，破坏盘膜稳定性[7]。
hRHO-P23H小鼠模型通过基因编辑技术构建，将小鼠内源性RHO基因替换为携带P23H突变的人源RHO基因。这些模型显示进行性视网膜变性，光感受器逐渐退化，为研究疾病机制提供了重要平台[4]。
hRHO-D190Y模型
D190Y突变位于视紫红质蛋白的第四个跨膜结构域，天冬氨酸190被酪氨酸取代。该突变在中国患者中被报道与严重表型相关[8]。hRHO-D190Y小鼠模型通过基因编辑技术构建，其中小鼠内源性Rho基因被携带D190Y突变的人源RHO基因取代。该模型为研究这一特定突变的致病机制提供了工具。
hRHO-C110R模型
C110R突变导致第110位半胱氨酸被精氨酸取代，位于视紫红质的第二个胞外环[9]。这一突变是少数几个有患者眼部病理研究的RHO突变之一。半胱氨酸残基在维持视紫红质结构稳定性中起关键作用，其突变可能影响二硫键形成和蛋白质正确折叠。C110和C187之间形成独特的二硫键对视紫红质结构至关重要。C110R模型有助于研究半胱氨酸残基在视紫红质功能中的作用。
hRHO-R135W模型
R135W突变是常染色体显性RP中相对常见的突变类型。在中国汉族大家系研究中，该突变与经典adRP表型相关，同时伴有异质性临床表现，包括不同的屈光不正、白内障、散光和视网膜前膜。分子遗传学研究显示，R135W突变在特定患者群体中频率较高。该突变通过全外显子组测序和Sanger测序在多个家系中被鉴定[10]。
南模生物建立了完整的hRHO点突变模型体系，包括hRHO-P23H、hRHO-D190Y、hRHO-C110R和hRHO-R135W等模型。这些模型为研究RHO突变的致病机制、筛选潜在治疗药物和评估基因治疗策略提供了重要平台。
我们的hRHO-P23H模型再现了人类患者中观察到的视网膜变性特征，包括光感受器外段结构破坏、突触连接减少和神经炎症反应。该模型显示快速神经视网膜变性，为研究RHO相关RP的病理机制提供了重要工具[11]。
hRHO-P23H 小鼠的视网膜存在异常：hRHO-P23H 雄性小鼠15周龄时，视网膜形态和结构出现了异常，呈现为视网膜外核层变薄。
图2. 野生型小鼠（WT）、hRHO小鼠和杂合hRHO-P23H 小鼠的眼底形态、OCT 检测和 FFA 检测结果
hRHO-P23H 小鼠的视网膜结构和视紫红质蛋白表达异常：hRHO-P23H 雄性小鼠15周龄时，视网膜结构和RHO表达出现了异常，呈现为视网膜外核层变薄，RHO蛋白表达减少。
图3. 野生型小鼠（WT）、hRHO小鼠和杂hRHO-P23H 小鼠的视网膜免疫组化染色结果
hRHO-P23H 小鼠视网膜电图（ERG）存在异常：结果显示，与 WT 小鼠和 hRHO 小鼠相比，15周龄杂合hRHO-P23H小鼠的暗适应（Scotopic）a 波与 b 波的振幅出现显著降低，而明适应（Photopic）a 波的振幅暂未出现显著降低。
图4. 野生型小鼠（WT）、hRHO小鼠和杂hRHO-P23H小鼠眼部ERG检测结果
hRHO-P23H杂合子小鼠在15周龄时视网膜外核层（ONL）明显变薄。病理染色发现感光细胞外核层和内核层均变薄，且视网膜视紫红质蛋白表达异常。视网膜电图ERG检测进一步表明，与野生型对照相比，该品系小鼠的暗适应a波、b波以及明适应a波振幅均显著降低，提示其视网膜功能存在缺陷。该hRHO-P23H人源化小鼠模型精准模拟了人类常染色体显性视网膜色素变性（adRP）的病理特征，是研究P23H突变导致视网膜退行性疾病的理想工具。作为临床前药物评价的"金标准"模型，它已成功应用于ASO药物、基因编辑疗法等创新治疗手段的疗效验证，为视网膜疾病的新药研发提供了强有力的支撑平台。
相关模型
参考文献：
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[2] Kandoi S, Martinez C, Chen KX, et al. Disease modeling and pharmacological rescue of autosomal dominant retinitis pigmentosa associated with RHO copy number variation. Elife. 2024 Apr 25;12:RP90575. doi: 10.7554/eLife.90575.
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[11] Thompson SL, Crowder SM, Hekmatara M, et al. P23H rhodopsin aggregation in the ER causes synaptic protein imbalance in rod photoreceptors. bioRxiv [Preprint]. 2024 Dec 16:2024.10.18.619115. doi: 10.1101/2024.10.18.619115.
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