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CRISPR-Cas9によって生成された新しいCerklマウスモデルは、進行性の網膜変性と形態学的・電気生理学的表現型の変化を示しています
A New Cerkl Mouse Model Generated by CRISPR-Cas9 Shows Progressive Retinal Degeneration and Altered Morphological and Electrophysiological Phenotype.
PMID: 32658961 DOI: 10.1167/iovs.61.8.14.
抄録
目的:
網膜色素変性症は、世界中で4000人に1人が罹患するメンデルの希少疾患で、100近くの遺伝子が原因となっている。セラミドキナーゼ様遺伝子（CERKL）の変異は常染色体劣性原因網膜色素変性症や円錐体ジストロフィーの有力な原因であるが、網膜におけるこの遺伝子の機能的役割はまだ完全には解明されていない。私たちは、CERKL遺伝子の変異を持つ患者の表現型に類似したマウスモデルを作製し、機能的な研究や治療法を検討することを目的としています。
Purpose: Close to 100 genes cause retinitis pigmentosa, a Mendelian rare disease that affects 1 out of 4000 people worldwide. Mutations in the ceramide kinase-like gene (CERKL) are a prevalent cause of autosomal recessive cause retinitis pigmentosa and cone-rod dystrophy, but the functional role of this gene in the retina has yet to be fully determined. We aimed to generate a mouse model that resembles the phenotypic traits of patients carrying CERKL mutations to undertake functional studies and assay therapeutic approaches.
方法:
CRISPR-Cas9 D10Aニカーゼを用いた遺伝子編集により、Cerkl遺伝子座が削除されている（ゲノムDNAの約97kb）。Cerkl遺伝子の欠失はホモ接合マウスでは致死的であるため、10%未満の残存Cerkl発現を有するダブルヘテロ接合マウスモデルを作製した。この新しいモデルの網膜の表現型変化を、形態学的および電気生理学的レベルで特徴づけた。
Methods: The Cerkl locus has been deleted (around 97 kb of genomic DNA) by gene editing using the CRISPR-Cas9 D10A nickase. Because the deletion of the Cerkl locus is lethal in mice in homozygosis, a double heterozygote mouse model with less than 10% residual Cerkl expression has been generated. The phenotypic alterations of the retina of this new model have been characterized at the morphological and electrophysiological levels.
結果:
このCERKLKD/KOモデルは網膜の変性を示し、錐体数の減少と進行性の光受容体喪失、光受容体外層膜の積層不良、網膜色素上皮の貪食能異常、高齢化した網膜における電気生理学的記録の変化などを示しています。
Results: This CerklKD/KO model shows retinal degeneration, with a decreased number of cones and progressive photoreceptor loss, poorly stacked photoreceptor outer segment membranes, defective retinal pigment epithelium phagocytosis, and altered electrophysiological recordings in aged retinas.
結論:
我々の知る限りでは、CERKL突然変異を持つヒト患者が示す緩慢ではあるが進行性の網膜変性など、多くの表現型を模倣した初めてのCERKLマウスモデルである。この有用なモデルは、これらの患者で変化した網膜の分子経路についてのこれまでにない洞察を提供し、効果的な治療法の設計に貢献するであろう。
Conclusions: To our knowledge, this is the first Cerkl mouse model to mimic many of the phenotypic traits, including the slow but progressive retinal degeneration, shown by human patients carrying CERKL mutations. This useful model will provide unprecedented insights into the retinal molecular pathways altered in these patients and will contribute to the design of effective treatments.