【新基因】Leber遗传性视神经病变诊断和治疗的新进展

上一篇新基因文章，我们了解了如何通过逻辑严谨的实验设计发现一种遗传性眼病的致病新基因，今天我们来通过一篇小综述了解一下另一种重要的遗传性眼病——Leber遗传性视神经病变（Leber’s Hereditary Optic Neuropathy，LHON）。Leber遗传性视神经病变是罕见病中较为常见的线粒体遗传病之一，由线粒体DNA突变引起，并通过母系遗传。线粒体DNA的突变造成了视网膜神经节细胞受损或凋亡，导致视力减退，长期病程中常见视神经萎缩。

>>>>前言

Leber遗传性视神经病变（Leber’s Hereditary Optic Neuropathy，LHON）是最常见的线粒体疾病，Von Graefe于1858年首次发现，但直到1871年Theodor Leber才将其描述为一种临床疾病。一个世纪后的1988年，Wallance等人在线粒体DNA（mtDNA）（MT-ND11778中的m.4G>A）中发现了第一个点突变，并描述了其他两个点突变（MT-ND3460中的m.1G>A和MT-ND14484中的m.6T>C）。这3种mtDNA突变约占90%的LHON病例。另有5%的LHON病例由罕见的mtDNA突变引起，包括与全身病理学相关的变异（例如MELAS和Leigh综合征）。所有这些mtDNA突变都会破坏线粒体线粒体复合物I的亚基，损害电子转移和ATP合成。

>>>>LHON遗传学进展

Stenon等人阐述了LHON的常染色体隐性遗传模型（arLHON）,该患者确诊了LHON的临床表型，但却未发现致病性mtDNA突变证据。该突变是在核编码基因DNAJC30中鉴定的。DNAJC30被证明是高效复合物Ⅰ功能所需的伴侣蛋白。在arLHON中，mtLHON的所有特征都存在，包括：外显不完全（并非所有家庭成员都受到影响）、男性为主和艾地苯醌反应显著。

Torroni A等人在LHON患者中进行了高分辨率限制性核酸内切酶分析，以确定mtDNA单倍型与LHON突变之间的系统发育关系。除了观察到的少数一对和三倍体具有相同的单倍型外，绝大多数LHON突变是由独立的突变引起的。分析显示，原发突变11778、3460和14484是近期发现的，由多个突变事件引起，其他假定的中间型LHON突变（例如4216、4917、13708、15257和15812）是古老的多态性，在特定的组合中相关，特别是在欧洲特异性的单倍型组J中。11778和14484原发突变也显示出与单倍群J的很强的优先关联度，这意味着单倍群J-特异性突变两个原发突变的外显率和疾病表达风险。

LHON分子诊断的一个关键问题是用于序列分析。一些mtDNA突变在快速周转中容易发生变化，如血液样本中的细胞，并以与年龄相关的方式消失。因此，最好收集不同的组织进行LHON分子诊断。除血液外，总DNA可从骨骼肌、颊上皮和尿沉渣等组织中提取。骨骼肌活检和尿沉渣是金标准，但骨骼肌活检是侵入性的，在某些情况下可能不适用。

同一患者中显示两个原发性突变是非常罕见的。2016年，Catarino等人报道了一个LHON家族，其中多名患者携带两种原发性LHON突变，即m.11778G>A同质和m.14484T>C异质。该家族中发现了一些非典型表现。男性比女性的比例异常低，受影响的10名家庭成员均为女性。先证者症状发作极晚（60岁）且视力低下，但她的两个女儿均在儿童期（9岁和10岁）发病，伴有中至轻度视力损害。m.14484T>C异质性程度较高与发病年龄较早有关。

当考虑患有LHON的儿童或者早发性疾病的患者时，特定的急性/亚急性期可能不存在或被忽略，因为很难评估此类患者视力下降的具体时间。眼科医生可能会在患者首次就诊时发现视神经萎缩（DOA）。因此，小儿LHON和显性视神经萎缩之间的鉴别诊断可能具有挑战性。可通过基因分析排除DOA的诊断，OPA1诊断覆盖70%的DOA病例。这种核基因可调节线粒体融合和动力学，并参与氧化磷酸化。目前，已报道了OPA1突变阴性的患者存在DOA的其他基因突变。AFG3L2和SPG7基因在维持视神经生理学方面起关键作用，临床在怀疑DOA患者时必须进行筛查。

>>>>LHON的治疗选择

视网膜神经节细胞（RGCs）变性是LHON、DOA和其他遗传性神经病的常见临床表现。目前的针对于此的治疗策略仅限于LHON，但希望它们也能很快用于其他线粒体视神经病变。

遗传性视神经病的治疗选择和作用于不同分子途径的创新药物目前正在研究中。这些药物包括：抗氧化剂、抗凋亡药物、有丝分裂生物发生激活剂和基因治疗。

艾地苯醌是2015年欧洲第一个批准用于LHON的分子，由于LHON的患病率较低，因此属于一种孤儿药。艾地苯醌是一种强抗氧化剂，通过电子直接转移到电子传递链的复合物III中，绕过无功能复合物I，从而恢复LHON患者线粒体水平的ATP合成。Klopstock等人于2011年在RHODOS研究中评估了艾地苯醌的有效性和安全性。艾地苯醌专家共识建议，治疗应尽早从视力丧失发作（急性期）开始，将艾地苯醌900mg/d剂量分300mg/次随餐给药。应给予至少12个月的治疗以评估治疗效果，一旦达到平台期恢复或未观察到改善，应考虑在12个月后停止用药。另外两项多中心研究（LEROS和PAROS）在艾地苯醌获得商业批准后启动，旨在评估该药物的长期疗效和安全性。目前正在处理结果，并将很快公布。Pump等人最近发表的结果显示，在早期慢性期（临床发病后1-5年）和慢性晚期（>30年）使用艾地苯醌治疗后，患者均视力得到改善。

Epi-743（瓦蒂醌）是一种作用于氧化还原酶的抗氧化药物。2012年，Sadun等的研究中，743例接受Epi-743治疗的LHON患者中，有400例显示疾病进展变缓，视力得到改善，每日3次，每次100-400mg，服用90天。此后，Epi-743不再用于治疗LHON患者。2018年，Zesiewicz等人在63名Friedreich共济失调患者中证明了Epi-743在改善神经功能和疾病进展方面的疗效，但在这项研究中，Epi-743未能在三分之二接受治疗的视神经萎缩患者中证明任何显著的视觉益处。

Elamipretide（MTP-131）是一种增加ATP合成并减少活性氧产生的分子。MTP-131是一种Szeto-Schiller抗氧化肽，选择性靶向线粒体内膜中的心磷脂，通过这种方式防止细胞色素c转化为过氧化物酶，保留其作为简单电子载体的功能，并促进氧化磷酸化功能。Sadun等人进行了一项II期临床研究（ReSIGHT），以评估MTP-131局部眼部溶液对12名LHON患者的安全性、耐受性和疗效。结果尚未公布，但已有新闻稿报道了正向结果。

半胱天冬酶是细胞凋亡级联反应中的特异性酶，线粒体的细胞降解和自我破坏会被半胱天冬酶激活。抑制不同凋亡事件的其他分子可能代表未来治疗遗传性视神经病变的方向。到目前为止，只有环孢素A（一种线粒体通透性过渡孔开放的抑制剂）在12例LHON患者中进行了无效测试。

近红外发光二极管阵列（NIR-LED）的光生物调制是LHON的一种很有前途的治疗方法。因为在大鼠模型中，它可以减轻不同毒素急性线粒体损伤后的视神经变性。这项研究在人体中的试验是非常有必要的，但迄今为止仍未能招募到足够的患者。

基因治疗是遗传性视神经病变的目标。到目前为止，LHON基因治疗有几项I期、II期和III期研究。在患有m.11778G>A线粒体DNA突变的LHON患者身上获得了有希望的结果。基因治疗包括将野生型ND4亚基包装成腺相关病毒并注射到玻璃体中。RESCUE和REVERSE是两项随机、双盲、假对照、多中心、III期临床研究，其中一只眼睛玻璃体内给予rAAV2/2-ND4（GS010），另一只眼睛玻璃体内作为对照进行假注射。RESCUE研究纳入了37例视力丧失持续时间为180日或更短的患者，REVERSE研究纳入了39例发病时间为6-12个月的患者。两项研究均出人意料，GS010治疗的眼睛和假眼的视力改善均有统计学意义。一项针对灵长类动物的非临床试验表明，载体可能从GS010治疗的眼睛逆行、交叉转移到对照组治疗的眼睛，这是RESCUE和REVERSE研究中发现意外双侧视力改善的原因。最近，在2019年，一项新的III期临床试验（REFLECT）完成了98例患者的入组。REFLECT研究将评估玻璃体内注射GS010对11778 LHON突变受试者的有效性和安全性。

>>>>结论

LHON的诊断和治疗目前正朝着积极的动态方向发展。新的致病机制，新的治疗分子和基因疗法是LHON和其他线粒体视疾病的近期方法。

参考文献

Tăbăcaru B, Stanca HT. Further advances in the diagnosis and treatment of Leber's Hereditary Optic Neuropathy - a review. Rom J Ophthalmol. 2022 Jan-Mar;66(1):13-16. doi: 10.22336/rjo.2022.4. PMID: 35531455; PMCID: PMC9022147.