视网膜色素变性（RP）是一种常见的遗传性视网膜疾病，以光感受器细胞进行性退化为特征，是全球不可逆性失明的重要原因之一。腺相关病毒（AAV）载体是目前最具前景的视网膜基因治疗平台之一，并已在RP基因替代治疗中显示出临床获益。

将携带野生型（WT）基因拷贝的AAV进行眼内注射，可恢复光转导活性并阻断眼内致病性血管生成，从而实现视功能的保存或恢复。尽管AAV介导的基因治疗在单基因RP中表现出良好的临床效果，但其疗效仍存在显著个体差异。RP相关基因超过120个、突变类型超过3000种，而接受单基因补充治疗的患XF中超过40%未能获得明显视力改善。

值得注意的是，RP患者表现出一致的光感受器退行性表型，提示除遗传缺陷外还存在共同的下游机制及其他影响疾病进展的因素。光感受器对氧化应激高度敏感，杆细胞主要依赖有氧糖酵解满足能量需求，而活性氧（ROS）的积累会破坏光转导、视网膜神经传递及基因表达。这些结果表明，仅纠正遗传缺陷不足以应对病理性微环境持续恶化的问题。在光感受器死亡过程中，ROS的过度积累构成限制基因治疗效果的关键屏障。

迄今为止，多种抗氧化策略已被用于缓解与氧化应激相关的视网膜退行性病变，但现有方法仍存在局限。小分子抗氧化剂（如α-生育酚、维生素A、N-乙酰半胱氨酸、抗坏血酸及α-硫辛酸）作为化学计量型清除剂易被迅速消耗，催化效率低且作用范围有限。

人工纳米酶（如Fe3O4、CeO2、MnO2及贵金属纳米颗粒）虽具有类酶活性，但存在活性位点不明确、潜在重金属毒性以及批次稳定性差等问题，限制其临床转化。相比之下，G-四链体DNA酶与血红素（hemin）形成的复合体（G4-Hemin）是一种结构明确、生物相容且序列可编程的催化体系，能够实现高效氧化还原循环与持续ROS清除。

G4-Hemin是由核酸骨架与血红素催化中心自组装形成的体系，进一步的序列工程优化形成的分子内G4-Hemin（CoG4）具有更高的ROS清除效率并拓展了其生物应用潜力。然而，抗氧化策略与基因治疗的协同作用及其对疗效增强的潜力尚未得到验证。

图1.高效协同RP基因治疗的精确时空ROS消耗示意图（摘自Science Advances）

作者旨在验证氧化应激在RP发病中的作用，并开发一种同时靶向ROS与致病基因的联合治疗策略，通过二者的协同效应恢复视觉功能。作者构建了一种将CoG4通过生物正交点击化学共价偶联至AAV衣壳的杂化治疗载体AAV-CoG4。该策略实现了抗氧化DNAzyme与治疗基因在光感受器中的空间同步递送。

在玻璃体内注射后，AAV-CoG4利用AAV良好的视网膜穿透能力，实现催化性ROS清除与基因补充在同一靶细胞中的共定位。在时间维度上，在“种子-土壤”框架下，CoG4首先通过降低氧化应激并恢复细胞稳态来改善病变视网膜微环境（“土壤”），从而为AAV携带的治疗基因（“种子”）提供有利的表达与功能整合环境。

在本研究中，作者验证了AAV-CoG4在Pde6brd10/rd10小鼠模型中恢复视网膜功能及光感受器超微结构的能力，并进一步解析了其协同作用机制。本研究结果表明，将催化性核酸抗氧化体系与基因治疗相结合，有望突破视网膜基因治疗中的微环境限制，为退行性视网膜疾病提供新的治疗范式。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed0154