斑马鱼crb2b基因突变对视网膜光感受器细胞发育的影响

Retinitis pigmentosa (RP) is a hereditary blindness disease, the leading cause of vision loss is the progressive death of photoreceptor cells, so it is very important to study on the mechanism of retinal photoreceptor degeneration. CRB1 gene mutation is associated with RP in humans. Zebrafish retinal photoreceptor cells consist mainly of cone cells, thus zebrafish has the unique superiority in the study of some retinal diseases. The study found that the function of zebrafish Crb2b is identical to that of human CRB1. We have successfully established a crb2b transgenic zebrafish line in our previous work. We intend to compare the number and structure, as well as expression of apical, adhesive proteins of photoreceptor cells in different retinal regions of different age stages of crb2b transgenic zebrafish with the same age of wildtype zebrafish todiscuss the effects of crb2b gene mutation on zebrafish photoreceptor development. Our animal model will help to further in-depth study the pathogenesis of RP. We also intend to investigate the effects of Crb2b dysfunction on proliferation and death of progenitor and photoreceptor cells to discuss the role of Crb2b in the zebrafish retinal regeneration. Our research finding will be expected to restore the self-repair capacity of photoreceptor cells in humans, in order to provide effective treatment for RP.

视网膜色素变性（RP）是一种遗传性致盲眼病，光感受器细胞进行性死亡是导致其视力丧失的主要原因，因而对光感受器细胞退变机制的研究非常重要。CRB1基因突变与人类RP相关。斑马鱼视网膜光感受器细胞以视锥细胞为主，在一些视网膜疾病的研究上具有独特优势。研究发现斑马鱼Crb2b功能与人类CRB1功能相同。我们在前期工作中已成功构建了crb2b转基因斑马鱼系。本课题主要通过观察和检测不同年龄crb2b转基因斑马鱼视网膜发育中不同区域光感受器细胞的数目、结构以及顶端、粘附等相关蛋白的表达；并与同年龄野生型斑马鱼比较研究斑马鱼crb2b基因突变对视网膜光感受器细胞发育的影响，为RP提供动物模型，有助于进一步揭示RP发生的分子机制。通过观察Crb2b功能丧失对祖细胞及光感受器细胞增生及凋亡的影响研究Crb2b在斑马鱼视网膜再生中的作用，有望恢复人类光感受器细胞的自我修复能力，从而为RP提供有效的治疗方法。

光感受器细胞进行性死亡是导致视网膜色素变性(RP)患者视力丧失的主要原因。人类Crumbs(Crb)同系物-1(CRB1)基因突变可以导致RP和Leber先天性黑矇。目前大多数CRB1致病突变发生在细胞外区域，表明CRB1能够感知光感受器细胞维持的细胞外信号。脊椎动物中存在Crb1、Crb2、Crb33种内源性视网膜Crb蛋白。作为一种脊椎动物的模式生物，斑马鱼视网膜光感受器细胞由一种视杆细胞和对紫外光(UV)及红绿蓝光(RGB)敏感的4种视锥细胞构成，在部分视网膜疾病的研究上具有独特优势。我们利用通过抑制内源性Crb2b功能从而破坏光感受器之间黏附的Tg(RH2-2:Crb2b-sfEX/RH2-2:GFP)pt108b转基因斑马鱼(pt108b斑马鱼)，观察内源性视网膜crb蛋白对不同种类光感受器细胞的影响，从而为RP发病机制研究提供可能的动物模型。本研究结果显示，27个月龄的老年pt108b斑马鱼视网膜中位于外核层顶端区域细长的细胞核显著减少，取代细长细胞核的是一些稀疏分布、圆形淡染的细胞核，这些细胞核有别于位于外核层基底部小而圆形、深染的视杆细胞核。导致其形态变化的原因可能是由于在老年pt108b斑马鱼中RGB视锥细胞被选择性地逐渐杀死，UV视锥细胞核迁移并占据RGB视锥细胞的位置；Crb2b-sfEX的过度表达有选择性地杀死RGB视锥细胞，UV视锥细胞核向顶部迁移并驻留在外限制膜的顶端。本研究同时比较了Crb功能受到抑制的老年pt108b斑马鱼与同月龄老年野生型斑马鱼视网膜中央区不同类型光感受器细胞的密度。选择视网膜中央区作为代表区域是因为斑马鱼视网膜中央区细胞出现最早，是评估年龄对细胞密度影响的最佳区域。结果发现，pt108b斑马鱼RGB视锥细胞密度大幅度减少，UV视锥细胞密度几乎不变；视杆细胞密度大幅度增多。结论：Crb蛋白能够影响斑马鱼视网膜不同种类光感受器细胞的密度。意义：研究Crb功能受到抑制对斑马鱼视网膜不同种类光感受器细胞的影响为RP提供动物模型，有助于进一步揭示RP的发病机制；研究Crb2b在斑马鱼视网膜再生中的作用有望恢复人类光感受器细胞的自我修复能力，从而为RP提供有效的治疗方法。