Liệu pháp gen sử dụng vector virus là công nghệ bổ sung hoặc sửa chữa các gen bị rối loạn chức năng. Mắt có ba đặc điểm khiến nó đặc biệt phù hợp với liệu pháp gen: đặc quyền miễn dịch, hàng rào máu-võng mạc và các tế bào biệt hóa cuối cùng.
Đặc quyền miễn dịch là cơ chế mắt hạn chế phản ứng viêm để duy trì chức năng thị giác. Các phân tử điều hòa miễn dịch ức chế tế bào viêm và giảm đáp ứng miễn dịch chống lại gen được đưa vào. Hàng rào máu-võng mạc hạn chế phơi nhiễm toàn thân của thuốc và giảm tác dụng phụ. Vì mắt được cấu tạo bởi các tế bào biệt hóa cuối cùng (tế bào cảm thụ ánh sáng và tế bào RPE), nguy cơ tích hợp nhiễm sắc thể hoặc đột biến chèn về bản chất là thấp.
Hơn 270 đột biến gen gây bệnh võng mạc di truyền (IRD) đã được phát hiện và các đột biến chủ yếu xuất hiện ở tế bào cảm thụ ánh sáng hoặc tế bào RPE. Hầu hết các IRD là bệnh đơn gen, khiến chúng trở thành mục tiêu lý tưởng cho liệu pháp gen thay thế.
Vào tháng 12 năm 2017, FDA đã phê duyệt voretigene neparvovec (tên thương mại: Luxturna) do Spark Therapeutics phát triển. EMA cũng đã phê duyệt vào năm 2018 5). Đây là sản phẩm liệu pháp gen mắt đầu tiên trên thế giới nhắm vào các IRD (LCA2 và viêm võng mạc sắc tố) liên quan đến đột biến hai alen của gen RPE65.
Mắt có các đặc điểm đặc quyền miễn dịch, hàng rào máu-võng mạc và không gian kín, cho phép đưa một lượng nhỏ vector đến tế bào đích một cách hiệu quả. Ngoài ra, võng mạc được cấu tạo bởi các tế bào biệt hóa cuối cùng không phân chia, đảm bảo biểu hiện gen ổn định và lâu dài. Những yếu tố này thúc đẩy liệu pháp gen trong nhãn khoa.
Các triệu chứng của bệnh võng mạc di truyền được điều trị bằng liệu pháp gen khác nhau tùy theo bệnh, nhưng các triệu chứng chính như sau:
Hình ảnh đáy mắt trong LCA2
Lắng đọng sắc tố dạng xương: Các hạt sắc tố đen quanh mạch máu võng mạc và vùng ngoại vi trung gian. Dấu hiệu kinh điển của viêm võng mạc sắc tố
Hẹp mạch máu võng mạc: Động mạch trở nên hẹp hơn khi bệnh tiến triển
Nhạt màu gai thị: Xuất hiện ở giai đoạn muộn
Giảm FAF: Huỳnh quang tự nhiên giảm do rối loạn chu trình thị giác. Đặc trưng cho RPE65-IRD
Dấu hiệu kết hợp sau điều trị VN
Teo hắc mạc-võng mạc: Được báo cáo ở 13-28% sau phẫu thuật. Có thể xảy ra cả ngoài vị trí rạch võng mạc 2)
Hình thành bọng dưới võng mạc: Tình trạng tách tạm thời tế bào cảm quang và biểu mô sắc tố võng mạc sau tiêm dưới võng mạc
Viêm dịch kính: Phản ứng viêm chủ yếu xảy ra sớm sau điều trị
Đục thủy tinh thể dưới bao sau: Đã được báo cáo trong các trường hợp dài hạn1)
Các vector virus chính được sử dụng trong liệu pháp gen nhãn khoa gồm ba loại: AAV, adenovirus và lentivirus. Đặc điểm của từng loại được trình bày dưới đây5).
| Vector | Axit nucleic | Dung lượng | Tính sinh miễn dịch | Đột biến chèn |
|---|---|---|---|---|
| AAV | DNA sợi đơn | Khoảng 4,7 kb | Thấp | Thấp (episome) |
| Adenovirus | DNA sợi kép | Lên đến 37 kb | Cao | Thấp (episome) |
| Lentivirus | RNA sợi đơn | 8–10 kb | Trung bình | Có (tích hợp nhiễm sắc thể) |
AAV là virus DNA sợi đơn không có vỏ bọc, thuộc họ Parvoviridae. Hiện nay, đây là vector được sử dụng rộng rãi nhất trong liệu pháp gen võng mạc5).
Ưu điểm của AAV như sau5):
Đã xác định được 13 type huyết thanh rõ ràng, trong đó AAV2, AAV4, AAV5 và AAV8 được sử dụng chính trong nhãn khoa. AAV2 lây nhiễm thành công các lớp võng mạc bên trong từ phía dịch kính, nhưng khả năng tiếp cận các lớp bên ngoài bị hạn chế. Tiêm dưới võng mạc AAV2 và AAV8 cho thấy khả năng đưa gen hiệu quả đến RPE và tế bào cảm quang tương ứng.
Khoảng 70% dân số nói chung có kháng thể tồn tại từ trước chống lại AAV2, và 38% có kháng thể chống lại AAV8. Các kháng thể trung hòa này có liên quan đến việc giảm biểu hiện gen, do đó các vector dựa trên AAV8 có thể hiệu quả hơn AAV2.
Dung lượng đóng gói bị giới hạn khoảng 4,7–4,8 kb, không thể đáp ứng các gen lớn như ABCA4 (bệnh Stargardt) và MYO7A (hội chứng Usher) 5).
Virus DNA sợi kép không có vỏ bọc, có thể mang gen lên đến 37 kb. Có đặc tính bắt đầu biểu hiện trong vòng 48 giờ sau khi tiêm. Tuy nhiên, gây ra phản ứng miễn dịch mạnh, và các tác dụng phụ nghiêm trọng như sốt, tổn thương gan, nhiễm trùng toàn thân và tử vong đã được báo cáo, do đó hiện nay trong nhãn khoa chỉ được sử dụng trong một thử nghiệm duy nhất về u nguyên bào võng mạc 5).
Retrovirus RNA sợi đơn có nguồn gốc từ HIV, virus thiếu máu truyền nhiễm ở ngựa (EIAV), v.v. Có thể mang gen 8–10 kb, hiệu quả trong việc đưa gen vào tế bào RPE nhưng không thể nhắm mục tiêu hiệu quả vào tế bào cảm thụ ánh sáng. Khác với AAV và adenovirus ở chỗ tích hợp DNA bổ sung vào nhiễm sắc thể, có nguy cơ gây đột biến chèn 5). Vector EIAV được sử dụng trong các thử nghiệm lâm sàng cho bệnh Stargardt và hội chứng Usher (USH1B).
Vì dung lượng của AAV bị giới hạn khoảng 4,7–4,8 kb, các bệnh cần gen lớn vượt quá kích thước này, như ABCA4 (bệnh Stargardt), MYO7A (hội chứng Usher) và EYS, không thể điều trị bằng AAV 5). Trong trường hợp này, vector lentivirus là một lựa chọn, nhưng có nguy cơ tích hợp nhiễm sắc thể.
Có ba đường dùng chính cho liệu pháp gen virus trong nhãn khoa. Đặc điểm và chỉ định của từng đường được trình bày dưới đây.
Tiêm nội nhãn
Xâm lấn: Ít xâm lấn nhất. Có thể thực hiện ngoại trú dưới gây tê tại chỗ
Vùng đến: Chủ yếu là võng mạc trong. Màng giới hạn trong (ILM) là rào cản lớn để đến võng mạc ngoài (RPE và tế bào cảm thụ ánh sáng) 5)
Phản ứng miễn dịch: Phản ứng miễn dịch dịch thể thường mạnh. Việc sản xuất kháng thể trung hòa có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng cùng một vector cho mắt đối diện
Biến chứng: Viêm nội nhãn, bong võng mạc (tỷ lệ <1%)
Tiêm dưới võng mạc
Xâm lấn: Xâm lấn cao nhất. Cần phẫu thuật cắt dịch kính qua pars plana trong phòng mổ
Vị trí đích: Tiếp cận trực tiếp đến võng mạc ngoài (RPE và tế bào cảm thụ ánh sáng). Voretigen neparvovec được dùng qua đường này5)
Phản ứng miễn dịch: Phản ứng miễn dịch dịch thể tối thiểu. Ít viêm hơn so với tiêm nội nhãn5)
Biến chứng: Lỗ hoàng điểm, xuất huyết dưới võng mạc, xơ hóa, bong võng mạc
Tiêm trên hắc mạc (suprachoroidal) là một đường tương đối mới có thể nhắm mục tiêu rộng rãi đến RPE và hắc mạc ngoại vi, và có thể tránh thao tác trực tiếp lên hoàng điểm5).
Được thực hiện trong phòng mổ dưới gây tê sau nhãn cầu (hoặc gây mê toàn thân). Sau khi khử trùng bề mặt mắt bằng iốt, tiến hành cắt dịch kính qua pars plana bằng dụng cụ cỡ 23 hoặc 25. Sau đó, đặt đầu kim 41 gauge vào khoang dưới võng mạc, tiêm dung dịch tưới nội nhãn (BSS) để tạo bọng, sau đó tiêm vector virus. OCT trong mổ hữu ích để xác định vị trí và cải thiện độ chính xác của mũi tiêm.
Sau phẫu thuật, bệnh nhân được yêu cầu nằm ngửa trong 2-24 giờ để giữ dịch ở cực sau. Prednisone đường uống được dùng trong 21-61 ngày sau phẫu thuật, giảm dần sau hai tuần đầu. Theo dõi liên tục bao gồm đánh giá thị lực, thị trường, vi đo thị lực, điện võng mạc, OCT, chụp ảnh đáy mắt và tự huỳnh quang (AF).
Voretigene neparvovec (Luxturna) là sản phẩm trị liệu gen virus nhãn khoa được FDA (2017) và EMA (2018) phê duyệt cho các IRD liên quan đến đột biến hai alen của gen RPE655). Gen chuyển RPE65 được gắn vào AAV2 và được đưa đến các tế bào RPE sống thông qua tiêm dưới võng mạc.
Trong thử nghiệm giai đoạn III, 29 bệnh nhân từ 3 tuổi trở lên có thị lực 20/60 hoặc thấp hơn đã tham gia, và sự cải thiện thị lực chức năng được chứng minh bằng bài kiểm tra di chuyển đa độ sáng (MLMT) (viêm nhẹ xảy ra ở 2 bệnh nhân nhưng không có biến chứng nghiêm trọng).
Các tiêu chí đủ điều kiện như sau:
| Bệnh | Gen | Vector | Đường dùng |
|---|---|---|---|
| Bong võng mạc liên kết X (XLRS) | RS1 | AAV | Nội nhãn |
| Bệnh Stargardt | ABCA4 | EIAV (lentivirus) | Dưới võng mạc |
| Bệnh thiếu màng mạch | CHM (REP1) | AAV2 | Dưới võng mạc |
| Viêm võng mạc sắc tố (liên kết X) | RPGR | AAV8/AAV9 | Dưới võng mạc |
| Mù màu toàn bộ | CNGA3/CNGB3 | AAV | Dưới võng mạc |
| Thoái hóa hoàng điểm thể tân mạch liên quan đến tuổi | aflibercept | AAV2 | Tiêm nội nhãn |
| Bệnh thần kinh thị giác di truyền Leber (LHON) | ND4 | AAV2 | Tiêm nội nhãn |
Hiện nay, hơn 30 thử nghiệm lâm sàng về liệu pháp thay thế gen trong nhãn khoa đang được tiến hành.
Bệnh nhân có đột biến gây bệnh hai alen (biallelic) trên gen RPE65 và còn tế bào võng mạc sống có thể điều trị được là tiền đề cho chỉ định 5). Trong trường hợp mù hoàn toàn với chức năng thị giác gần bằng không, hiệu quả khó đạt được, do đó việc điều trị vào thời điểm chức năng còn lại được xác nhận là rất quan trọng.
RPE65 (retinoid isomerohydrolase) là một enzyme biểu hiện cao trong tế bào RPE, đóng vai trò chuyển đổi all-trans-retinyl ester thành 11-cis-retinol trong chu trình thị giác. Thiếu hụt RPE65 dẫn đến thiếu 11-cis-retinal (một dẫn xuất vitamin A là nguyên liệu cho sắc tố thụ thể ánh sáng của tế bào que), gây rối loạn quá trình chuyển đổi quang học (phototransduction) ở tế bào cảm thụ ánh sáng.
Capsid AAV được hình thành từ cấu trúc beta-barrel và các vòng bề mặt lộ ra ngoài, các vòng bề mặt quyết định tính hướng mô (tropism) 5). Vì đường dùng khác nhau dẫn đến các tế bào tiếp xúc với capsid khác nhau, nên tế bào nào được chuyển nạp được quyết định bởi sự kết hợp giữa đường dùng và capsid.
Tính hướng RPE và tế bào cảm quang theo từng type huyết thanh như sau:
Protein lạ và DNA lạ được biết đến là các yếu tố gây viêm, và có thể gây viêm ngay cả trong môi trường nội nhãn có đặc quyền miễn dịch. Khi tiêm nội nhãn, vector lan rộng khắp buồng dịch kính, dễ xảy ra đáp ứng miễn dịch dịch thể. Ngược lại, tiêm dưới võng mạc giúp bảo vệ vector khỏi hệ miễn dịch tốt hơn, do đó phản ứng viêm ít hơn 5).
Capsid gây viêm nội nhãn một cách đặc hiệu, trong khi vật liệu di truyền tham gia vào viêm cả ở đoạn trước và đoạn sau. Capsid rỗng cũng đã được xác nhận gây viêm dịch kính sau khi tiêm nội nhãn.
Cơ chế của CRA sau điều trị VN chưa được hiểu đầy đủ, nhưng được cho là liên quan đến nhiều yếu tố.
Kolesnikova và cộng sự (2022) báo cáo theo dõi 8 năm ở một bệnh nhân được điều trị VN lúc 11 tuổi và phát triển teo hắc võng mạc lúc 19 tuổi4). Trước điều trị, tự phát huỳnh quang gần như biến mất, nhưng ở lần theo dõi 6 và 8 năm, tự phát huỳnh quang được phát hiện ở vùng cận trung tâm, cho thấy chức năng chu trình thị giác liên tục. Sau 8 năm, thị lực cả hai mắt trở về giá trị cơ bản trước điều trị, và bệnh ổn định.
Merle và cộng sự (2025) báo cáo kết quả ngắn hạn của điều trị VN ở 4 trẻ em (6-12 tuổi) mắc RPE65-IRD nhẹ3). Hiệu quả cứu tế bào que được xác nhận ở tất cả các trường hợp thông qua cải thiện FST (ngưỡng kích thích toàn trường). CRA được quan sát tại vị trí rạch võng mạc ở 3 trường hợp, nhưng không có sự mở rộng tiến triển. Can thiệp sớm ở giai đoạn ít thoái hóa võng mạc có thể làm giảm nguy cơ CRA mở rộng nhanh.
Ku và cộng sự (2024) báo cáo 4 trường hợp (điều trị ban đầu lúc 6-11 tuổi, tiêm VN lúc 12-21 tuổi) trong đó VN được tiêm sau đó vào mắt đối diện đã được điều trị trước đó bằng vector AAV khác (rAAV2-CB-hRPE65)2). CRA xảy ra ở mắt được điều trị VN ở 3 trong 4 trường hợp (5-22 tháng đến khi khởi phát). Mặc dù cải thiện FST được xác nhận ở tất cả các trường hợp, tỷ lệ mắc CRA cao hơn đáng kể so với bình thường (15-75%). Các tác giả đề xuất cơ chế kết hợp giữa nhạy cảm miễn dịch và chuyển hóa quá mức. Việc tiêm các vector khác nhau vào các mắt khác nhau cần được xem xét cẩn thận.
Tiến hóa định hướng (directed evolution): Bằng cách tối ưu hóa nhân tạo capsid AAV, việc phát triển các vector có thể vượt qua màng giới hạn trong dày của linh trưởng và đến võng mạc ngoài đang được tiến hành5). Điều này có thể cho phép phân phối gen đến võng mạc ngoài ngay cả khi tiêm nội nhãn.
RdCVF (yếu tố sống sót tế bào hình nón có nguồn gốc từ tế bào que): Đang được nghiên cứu như một chiến lược bảo vệ thần kinh để thúc đẩy sự sống sót của tế bào hình nón5). Nó có thể là một liệu pháp chung cho nhiều phân nhóm di truyền.
Chỉnh sửa gen (CRISPR/Cas9): Nghiên cứu tiền lâm sàng về phẫu thuật bộ gen qua trung gian AAV đang tiến triển, đặc biệt cho các ứng dụng trong thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi và các bệnh do đột biến trội5).
Tiêm khoang trên hắc mạc: Đang được nghiên cứu như một đường dùng mới cho phép điều trị vùng rộng của RPE ngoại vi và hắc mạc5).
Nhiều báo cáo cho thấy ngay cả ở những mắt bị CRA, thị lực (BCVA) vẫn được duy trì và cải thiện FST có xu hướng kéo dài 4). Tuy nhiên, nếu CRA lan đến hố mắt, có lo ngại về ảnh hưởng đến thị lực. Mô hình phát triển của CRA rất khác nhau giữa các cá nhân, do đó cần theo dõi hình ảnh lâu dài.
