[发明专利]通道视蛋白-2(Chop2)突变的鉴定及使用方法

说明书

本发明提供了组合物和试剂盒，其包含至少一种编码突变体ChR2蛋白的核酸或多肽分子。本发明的方法包括对受试者施用包含突变体ChR2的组合物以保护，改善，或恢复光转导。优选地，对具有受损视觉的受试者提供本发明的组合物和方法，由此将视觉恢复到正常水平。

本申请是申请日为2013年3月5日提交的、申请号为201380022635.5的、发明名称为“通道视蛋白-2(Chop2)突变的鉴定及使用方法”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求2012年3月5日提交的美国临时申请No.61/606,663的优先权和权益，其内容完整并入本文。

政府支持

本发明是在国立健康研究所/国立眼科研究所拨款NIH EY 17130下得到美国政府支持进行的。政府具有本发明的某些权利。

发明领域

一般而言，本发明涉及分子生物学领域。鉴定了通道视蛋白-2(Channelopsin-2,Chop2)基因中的突变。在治疗方法中使用包含突变体Chop2基因的组合物以改善和恢复视觉丧失。

发明背景

视网膜由光感受器(或光感受器细胞，杆和锥体)组成。光感受器是高度特化的神经元，该神经元负责光转导，或光(为电磁辐射形式)转化成电和化学信号，其在视觉系统内传播事件级联，最终产生我们世界的画像。

光感受器丧失或变性若不完全抑制也是严重危及视网膜内视觉信息的光转导。光感受器细胞的丧失和/或光感受器细胞功能的丧失是降低的视觉敏锐度，降低的光敏感性，和盲的主要原因。本领域中长期需要恢复经历视觉丧失的受试者的视网膜的光敏感性的组合物和方法。

发明概述

本发明提供了对恢复和/或提高光感受器细胞的光敏感性的方法的长期需要的解决方法，其通过表达通道视蛋白-2(Chop2)基因的有利突变，和/或其组合，随后提供基于通道视蛋白-2(Chop2)的基因疗法的方法进行。

基于通道视蛋白-2(Chop2)的基因疗法提供了用于恢复光感受器变性后视黄醛光敏感性的卓越策略。Chop2基因的蛋白质产物在与光可异构化发色团全反式视黄醛结合时形成功能性光门控通道，称作通道视紫红质-2(ChR2,channelrhodopsin-2)。天然ChR2显示较低的光敏感性。最近，报告了两种突变体ChR2，即L132C和T159C显著提高其光敏感性(Kleinlogel等(2011)Nat Neurosci.14:513-8；Berndt等(2011)Proc Natl Acad SciUSA.108:7595-600；Prigge等(2012)J Biol Chem.287(38)3104:12；每篇的内容完整并入本文)。检查这两种ChR2突变体(即L132C和T159C)的特性，并且与多种在这两个位点处的双重突变体比较以鉴定治疗方法的合适候选物。为了恢复视觉，对有此需要的受试者提供包含这些中一种或多种突变的组合物。具体地，将Chop2基因中的期望突变引入细胞和/或整合到细胞的基因组DNA中以改善或恢复视觉。Chop2基因中引入细胞以改善或恢复视觉的期望突变也可以保持为附加体的，尚未整合到基因组DNA中。

Chop2的L132或T159氨基酸位置处的突变(且因此所得的ChR2)显著降低引发ChR2介导的光电流需要的阈值光强度。氨基酸位置L132和T159处的双重突变体进一步提高低光强度时的光电流，其超过任一种相应单突变的。表达L132和T159位置处的双重突变体的视网膜神经节细胞可以响应适合于恢复有用视觉的光强度，其落入正常户外光照条件的范围内，但是应当仍然维持足够的，且高的时间分辨率(temporal resolution)。因此，形成具有改善的光敏感性的突变体ChR2的本发明突变体Chop2蛋白单独或组合使用以恢复或改善视觉。