Leber’s遗传性视神经病变（LHON）是最常见的母系遗传性眼病之一。疾病的典型病理特征是导致青壮年个体双眼、无痛性、亚急性的中心视野缺失。LHON对视网膜的损伤主要表现为视网膜中的神经节细胞（RGCs）变性。绝大多数的LHON患者携带m.3460G＞A（MT-ND1）,m.11778G＞A（MT-ND4）,m.14484T＞C（MTND6）三个线粒体基因点突变中的一个,这些突变被称为LHON的原发突变。LHON的原发突变都影响NADH泛醌氧化还原酶（复合体I）,导致复合体I活力降低,进而引发氧化磷酸化功能障碍,ATP合成不足和活性氧（ROS）增加。然而,携带原发突变细胞的复合体I的酶活性下降都较为轻微。此外,LHON在患者家系中表现出明显的外显率差异和性别偏好,说明了LHON致病原因的复杂性。X-连锁的核修饰基因被认为与LHON相关线粒体突变协同作用调控LHON表型的发生。但是,LHON相关线粒体突变的致病机制,尤其是LHON组织特异性损伤RGCs的原因,目前还不明了。管敏鑫教授实验室此前在三个携带LHON相关线粒体突变的家系中鉴定了一个位于X连锁的核修饰因子PRICKLE3 c.157C＞T（p.Arg53Trp）突变。PRICKEL3基因编码一个与ATP合酶相关的蛋白。他们的研究显示PRICKLE3 c.157C＞T突变与m.11778G＞A突变协同作用导致的更加严重的细胞功能障碍对于LHON表型的发生是必须的。Prickle3基因敲除的小鼠显示出与LHON表型相符的视网膜缺陷,包括RGCs的减少和眼底血管扭曲。然而,由于缺少LHON相关的线粒体ND4突变的小鼠模型,我们无法在动物模型上研究ND4突变与Prickle3突变的协同作用对RGCs的影响,也无法进一步阐明LHON的致病机制。将体细胞重编程为诱导多能干细胞（i PSC）和将i PSC诱导产生诱导RGCs技术的出现为解决这个问题提供思路。经过转入一组特定的转录因子,体细胞能够被重编程为i PSC,而i PSC可以在体外被定向分化为几乎所有类型的细胞。为了更加深入的阐明LHON的组织特异性影响,我们患者家系中分别采集了仅携带m.11778G＞A突变,仅携带PRICKLE3 c.157C＞T杂合突变,同时携带m.11778G＞A突变和杂合或纯合的PRICKLE3 c.157C＞T突变,以及不携带上述突变的野生型个体的皮肤成纤维细胞,诱导为i PSC,再通过分步诱导的方式将i PSC诱导为神经祖细胞和诱导RGCs。我们发现m.11778G＞A突变影响神经祖细胞向诱导RGCs的分化效率,但不影响i PSC向神经祖细胞的分化。单独的PRICKLE3c.157C＞T突变对整个过程影响轻微。但是,同时携带m.11778G＞A突变和PRICKLE3 c.157C＞T突变的i PSC向神经祖细胞和诱导RGCs的分化效率都严重降低。仅携带m.11778G＞A突变的诱导RGCs呈现细小神经突的丢失,而仅携带PRICKLE3 c.157G＞A突变的诱导RGCs与野生型细胞则没有明显区别。值得注意的是,同时携带双重突变的诱导RGCs表现出明显的形态异常,包括细胞所能延伸出的总的神经突的长度降低和细胞延伸长神经突的能力受限。PRICKLE3c.157C＞T突变会加重m.11778G＞A突变导致的诱导RGCs电生理功能异常,包括钠电流的降低,静息电位的升高和诱发电位的增多。PRICKLE3 c.157C＞T突变还会加重m.11778G＞A突变导致的诱导RGCs凋亡增加。并且,同时发生的PRICKLE3 c.157C＞T突变和m.11778G＞A突变确实在诱导RGCs中造成比在其他类型细胞如成纤维细胞、i PSC、和神经祖细胞中更严重的细胞功能障碍,包括线粒体DNA拷贝数的降低和细胞ATP产生的不足。总之,我们的研究表明PRICKLE3 c.157G＞A突变和m.11778G＞A突变协同作用调控LHON对于RGC的组织特异性损伤。我们的发现为LHON的致病机制研究提供了新的视角,也为LHON的精确诊疗提供了新思路。