附属北京同仁医院金子兵教授团队构建全面模拟青少年型黄斑变性大动物模型

首都医科大学

2025/07/07

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视锥细胞营养不良视网膜疾病 ABCA4

近日，首都医科大学附属北京同仁医院、北京市眼科研究所金子兵教授团队以封面文章在《Science Bulletin》上发表了题为“Juvenile macular degeneration in nonhuman primates generated by germline knockout of ABCA4 gene”的研究论文。团队成功构建了世界首例ABCA4基因敲除的非人灵长类（NHP）动物模型，该模型能够全面模拟人类青少年型黄斑变性（Stargardt病）的临床特征，为探索黄斑变性的发病机制提供了重要工具。首都医科大学附属北京同仁医院博士后马雅和博士后林强为共同第一作者，金子兵教授为通讯作者。

黄斑是人类的中心视力和颜色视觉的关键。青少年型黄斑变性，亦称Stargardt病（STGD1），是儿童青少年致盲的主要眼病，且目前临床上尚无有效治疗方法。STGD1是一种常染色体隐性遗传病，由ABCA4基因突变导致视网膜色素上皮（RPE）中毒性视黄醛化合物积累，进而引发光感受器退化和RPE细胞凋亡。光感受器和RPE细胞的丧失是导致视觉障碍的主要原因。

鉴于非人灵长类动物具有与人类相同的视网膜结构，特别是具备黄斑中央凹，团队决定利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建STGD1的NHP模型。他们在单细胞阶段向食蟹猴（Macaca fascicularis）胚胎中注射CRISPR/Cas9，靶向Stargardt病致病基因ABCA4。通过设计四个sgRNA，在胚胎水平实现了93.75%的敲除效率，并成功培育出一只雄性和一只雌性ABCA4基因敲除双胞胎猴。这两只STGD1模型猴经过超过52个月的饲养和监测，在14个月时表现出疾病早期症状，且随着年龄增长，其黄斑区的光感受器层在结构和功能上均呈现进行性加重的退化，这与STGD1患者的疾病表现完全一致。通过包括眼底照相、光学相干断层成像和视网膜电图在内的多维度、全系列、跟踪式眼科检查，团队验证了这一模型的准确性。

该研究成果是全球首例全面模拟人类青少年型黄斑变性的大动物模型，将成为连接细胞系或啮齿类动物概念验证研究与人体临床试验之间的关键。通过实现生殖系敲除，该模型确保了视网膜细胞中ABCA4基因的广泛且非嵌合体敲除，特别是Stargardt病中受影响的关键细胞类型——光感受器和RPE，能够完整再现STGD1的起病发病过程。该模型克服了现有啮齿类或出生后NHP模型无法完全模拟人类黄斑疾病进展的局限性，为遗传性黄斑变性疾病的基础机制研究和临床前研究提供了重要支撑，特别是为细胞基因治疗研究提供了生理学和遗传学上的最佳模型。随着对该模型的深入研究和应用，有望在未来几年内看到针对STGD1等黄斑变性疾病的新型治疗方法的诞生，为青少年型黄斑变性患者提供新的诊疗方案。

该研究得到国家自然科学基金（82125007和92368206）、北京市自然科学基金（Z200014）、北京市医院管理局登峰计划（DFL20220202）以及青年北京学者等项目资助。

金子兵，教授、主任医师、博士生导师。首都医科大学附属北京同仁医院副院长、眼科学院副院长。长期从事视网膜疾病的诊治研究。入选The Macula Society member、国家百千万人才工程、青年北京学者等，曾获中国青年科技奖、日本JRPS研究奖、亚太眼科学会成就奖、中华医学会眼科分会何氏创新奖等，享受国务院特殊津贴。曾主持国家自然科学基金7项（含优秀青年、杰出青年、重大研究计划等）。以通讯作者在《PNAS》《Nature Communications》《Science Advance》等知名期刊发文130余篇，入选期刊封面论文12篇。连续三年入选斯坦福2%全球影响力科学家。以第一完成人先后获省部级自然科学奖2项和中国出生缺陷基金会科技进步奖一等奖。担任《Investigative Ophthalmology & Visual Science》《Asia-Pacific Journal of Ophthalmology》、《Experimental Eye Research》等SCI期刊编委，《眼科》执行主编。