《Journal of Controlled Release》：Retinal gene therapies for inherited ocular diseases: Translational delivery strategies from bench to bedside
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视网膜遗传疾病（IRDs）的基因治疗递送策略及挑战分析。本文系统对比了病毒（AAV）和非病毒（脂质纳米颗粒、聚离子复合物等）载体在血-视网膜屏障突破、免疫反应调控、载体容量及重复给药等临床转化中的优劣，强调需根据疾病类型、靶细胞及产业化需求选择适配方案。未来需整合基因编辑、新型递送系统及个性化给药策略以提升治疗可及性和经济性。
作者列表：
Soheil Haddadzadegan
Nikta Mehdizdeh
Xiaomeng Wang
Tina T. Wong
Ali Miserez
新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院可持续材料中心（SusMat），新加坡639798
摘要
遗传性视网膜疾病（IRDs），包括视网膜色素变性、Leber先天性黑蒙和Stargardt病，是导致遗传性视力障碍和失明的主要原因，尤其是在工作年龄人群中。这些疾病在遗传上具有异质性，会导致感光细胞和视网膜色素上皮的进行性退化。由于眼睛的解剖结构、易于接触以及相对的免疫特权，它为基因治疗提供了独特的有利环境；然而，成功的临床转化仍受到多种生物学和技术障碍的限制。在这篇综述中，我们采用了一种比较性的、以递送为中心的框架来分析不同的基因递送策略如何应对关键的转化挑战，包括血-视网膜屏障、载体趋向性、免疫反应、有效载荷大小限制、重新给药的可能性以及制造成本。我们系统地对比了病毒和非病毒平台，强调了它们各自的优点、局限性以及在不同给药途径和靶细胞群体中的适用性。虽然腺相关病毒载体目前主导着临床开发，但新兴的非病毒系统，如基于脂质的制剂、聚合物复合物、外泌体和基于肽的载体，在安全性、有效载荷灵活性和重复给药方面提供了互补的优势。通过整合视网膜生物学、生物材料工程和临床试验经验的见解，这篇综述为根据疾病背景、靶细胞和转化限制选择合适的递送策略提供了决策导向的指导。
引言
遗传性视网膜疾病（IRDs）是导致视力障碍和失明的主要原因，尤其是在工作年龄人群中。开发针对这些疾病的专门治疗方法的一个主要挑战是由于突变特异性要求，符合条件的患者数量有限[1]。根据这些数据，全球约有27亿人携带致病性的IRD相关突变，但他们仍然保持临床健康状态，而大约550万人预计会发展并表现出该疾病的症状[2]。诸如视网膜色素变性（RP）、Leber先天性黑蒙（LCA）、Stargardt病（STGD）和X连锁视网膜裂孔等疾病的特点是视网膜细胞的进行性退化，这通常与影响感光细胞、视网膜色素上皮（RPE）或支持结构的特定基因突变有关[3],[4],[5]。此外，IRD患者患常见获得性视网膜疾病（如年龄相关性黄斑变性（AMD）的风险更高。迄今为止，已有超过270个基因被证实与IRDs有关，使眼睛成为基因组最异质性的器官之一[6]。由于许多这些疾病缺乏治愈性治疗方法，人们对旨在纠正或补偿潜在分子缺陷的基因治疗产生了极大的兴趣。眼睛为基因治疗提供了几个独特的优势：由于缺乏淋巴引流，它具有相对的免疫特权；血-视网膜屏障和房水屏障的存在，以及局部免疫抑制机制，共同降低了基因递送载体引发全身免疫反应的可能性[7]。此外，眼睛的解剖结构分区，包括视网膜下、脉络膜上和玻璃体内的不同空间，使得能够实现靶向和局部递送，同时将全身暴露降至最低[8],[9]。眼部组织的光学透明性也便于通过先进的成像技术进行非侵入性治疗效果监测[10]。目前的眼部基因治疗递送策略包括腺相关病毒（AAV）载体和新兴的非病毒平台，如基于脂质的制剂、聚合物纳米颗粒和外泌体。所有这些递送载体都旨在提高靶向精度、转基因表达、免疫兼容性和可制造性[11],[12]。该领域取得了显著进展，例如2017年FDA批准了voretigene neparvovec（Luxturna?）用于治疗RPE65介导的视网膜营养不良[13],[14],[15]。Luxturna?使用一种编码人类RPE65 cDNA的AAV2载体，并带有修改过的Kozak序列，以恢复RPE65相关LCA的功能[16]。尽管取得了这些进展，但仍存在重大挑战。传统AAV载体的有限包装容量（约4.7 kb）限制了可递送的遗传载荷的大小[17]。其他障碍包括对病毒衣壳的免疫反应、不同眼部细胞类型的转导效率差异以及组织分布受限，这些都导致了治疗效果的不稳定性[7],[18]。制造复杂性进一步增加了生产成本；例如，单剂量的voretigene neparvovec价格约为850,000美元，不包括手术费用[19]。这篇综述全面探讨了主要影响感光细胞和RPE细胞的IRDs，强调了基于基因的治疗干预在眼科中的科学依据。我们重点关注递送技术的演变趋势，特别是病毒和非病毒平台的最新进展，以及它们从临床前验证到临床应用的转变。通过整合分子遗传学、药物科学和临床未满足需求的观点，我们旨在确定开发经济可持续且临床可扩展的IRDs治疗策略的关键机会和转化挑战。
影响感光细胞和RPE的遗传性眼部疾病
IRDs是全球工作年龄人群中导致失明的最常见原因之一[20],[21],[22]。IRDs是由多种致病基因的突变引起的，具有多种临床表现。在这里，我们将讨论RP、LCA、STGD和X连锁视网膜裂孔，因为它们是最常见的影响感光细胞和RPE的遗传性疾病。这些疾病的根本原因是感光细胞的进行性细胞退化，其特征是杆细胞的顺序死亡
眼部基因递送的障碍和挑战
尽管眼睛作为基因治疗靶点具有独特的优势，但许多生理、解剖和免疫学障碍使得将遗传物质递送到眼部组织的安全性和有效性变得复杂，如图2所示。通过非侵入性局部给药方式递送的活性药物成分（APIs）可以轻易到达眼睛的前段，但在到达后段时面临重大挑战[43]。在最外层，眼部表面
眼部基因递送的途径
由于眼睛复杂的解剖结构和疾病相关细胞类型的区域化分布，给药途径的选择在决定治疗效果方面起着关键作用。在临床前和临床环境中已经探索了几种不同的方法，每种方法在侵入性、转导效率、免疫反应和解剖学 reach 方面都有其自身的优势和局限性（图3）。由于普遍接受的标准治疗
视网膜基因递送中的途径依赖性药代动力学和清除
与全身药代动力学不同，全身药代动力学主要由血浆清除决定暴露特征[67]，而眼内药代动力学则受局部扩散限制、屏障通透性和途径特异性消除途径的影响[68]。玻璃体内、脉络膜上和视网膜下的给药方式各自建立了不同的药代动力学微环境，因此需要针对途径进行适应性工程设计。
基因递送平台
在设计用于视网膜基因治疗的纳米载体时，颗粒大小和电荷在决定递送效率方面起着至关重要的作用[78]。位于玻璃体和视网膜之间的ILM带有净负电荷，对纳米颗粒的运动构成了双重物理-电静力障碍[79]。小鼠、牛和人类等物种特定的视网膜结构会影响纳米颗粒和治疗
控制视网膜基因递送平台选择的机制决定因素
虽然病毒和非病毒平台经常根据一般性能特征进行比较，但将材料属性与生物学结果联系起来的机制框架对于合理选择载体至关重要。成功的视网膜基因递送受到物理化学设计、解剖屏障、细胞摄取机制、转录调控和基因组持久性等多尺度相互作用的影响。理解这些因果关系有助于做出明智的选择
临床现状和监管进展
在过去十年中，眼部基因治疗取得了显著进展，从概念验证研究发展到针对各种遗传性和获得性视网膜疾病的临床阶段干预。眼睛独特的解剖和免疫特性，加上先进的载体设计和外科技术，使其成为基因治疗的模型器官。目前正在进行或已经完成了几项临床试验，首批监管批准为
未来展望
眼部基因治疗领域正从第一代成功转向更加精细和个性化的治疗范式。基于基因组学、材料科学和人工智能的进步，未来的策略可能会整合精准医疗、模块化递送平台和联合治疗方案，以应对多种眼部疾病。随着全球视力障碍负担的持续增加，确保公平获取、成本效益和
安全性和伦理监督
虽然眼部基因治疗通常耐受性良好，但长期安全性仍然是一个主要问题，特别是在该领域朝着更强效的转基因和基因编辑工具发展的过程中。临床试验中报告的不良反应包括轻度至中度的眼内炎症、载体诱导的免疫反应，以及罕见但严重的事件，如视网膜脱离或视网膜下注射后的黄斑变薄。脉络膜上和玻璃体内给药途径可能减少其中的一些问题
视网膜基因递送的转化和制造挑战
从转化角度来看，视网膜基因递送平台在可制造性、给药灵活性和临床可扩展性方面存在显著差异（表12）。基于AAV的疗法在单次给药后可以持续表达多年，目前主导着后期临床试验；然而，它们严格的包装限制（约4.7 kb）、对复杂细胞制造的依赖以及对预先存在的抗衣壳免疫的敏感性显著限制了有效载荷的选择
结论
在过去的二十年里，眼部基因治疗领域取得了实质性进展，从一个新兴概念转变为经过临床验证的治疗方法。正如这篇综述所强调的，已批准和正在研究的疗法表明，靶向递送到视网膜细胞可以提供持久的功能益处，特别是在利用眼睛的免疫特权时。当前的临床数据强调了三个基本见解：i) 精确
CRediT作者贡献声明
Soheil Haddadzadegan：撰写——原始草稿，研究，概念化。
Nikta Mehdizdeh：撰写——原始草稿。
Xiaomeng Wang：撰写——审阅与编辑，研究，概念化。
Tina T. Wong：撰写——审阅与编辑，研究，资金获取，概念化。
Ali Miserez：撰写——审阅与编辑，监督，资源获取，项目管理，资金获取，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
致谢
AM感谢新加坡教育部（MOE）通过学术研究基金（AcRF）第三级拨款（# MOE 2019-T3–1-012）和新加坡国家研究基金会（NRF）在其竞争研究计划（#NRF CRP30–2023-0004）下的财政支持。TW感谢新加坡眼科研究中心（SNEC）眼科教授职位、SingHealth Duke-NUS眼科和视觉科学学术临床计划的大规模合作拨款的支持。
