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视网膜电图(electroretinogram,ERG)在临床眼科中已作为标准工具使用数十年,但它在临床前研究中的角色已悄然扩展至远超出其视网膜疾病诊断起源的领域。

 

近期四项研究——涵盖肿瘤药物安全性、青光眼病理生理学、基因治疗验证及抗癫痫药物毒理学——展示了ERG如今作为关键定量终点所发挥作用的广泛场景。

 

综合来看,这些研究有力地表明,视网膜电生理学不应被视为眼科专科的附加检查,而应被视作临床前功能评估的核心组成部分。


早期捕捉药物诱导的视网膜毒性,并确认其可逆性

 

临床前ERG最有价值的应用之一在于评估全身给药药物的安全性。视网膜代谢需求高且具有选择性脆弱性,药物诱导的视网膜毒性可能在研发后期,甚至更糟——在药物已上市后,才作为意外风险浮现。

 

2025年发表于《Translational Oncology》的一项研究(Hamm等)在大鼠模型中考察了camizestrant(一种新一代乳腺癌治疗药物,通过降解雌激素受体发挥作用)的视网膜效应。

 

ERG作为视网膜功能的主要读数,在基线以及为期七天给药期间和给药后的多个时间点进行记录。这些记录揭示了视网膜功能的变化,这些变化既具有剂量依赖性,且关键的是,在停药后能够逆转。若不以ERG作为主要读数,就很难区分可逆的功能变化与进行性视网膜损伤。

 

可逆性这一发现在临床上具有重要意义:它提示该效应反映的是药物在体内的作用方式,而非视网膜的结构损伤,并且为临床监测中观察到的任何视网膜信号应如何解读提供了依据。

 

类似情况也出现在氨己烯酸(vigabatrin)上,这是一种抗癫痫药物,已知与患者视野缺损有明确关联。2020年发表于《Investigative Ophthalmology & Visual Science》的一项研究(Chan等)使用小鼠模型的ERG,描述了视网膜的功能变化以及该药物在视网膜神经细胞中触发的结构适应性改变。

 

该研究发现了视杆双极细胞、视锥双极细胞和水平细胞的广泛分支增生,同时伴有ERG改变,从而为氨己烯酸视网膜效应背后的生物学机制提供了见解。这类机制性细节对于理解和潜在预防这一临床副作用具有直接相关性。

 

疾病进展与结构终点的局限性

 

在青光眼研究中,常规关注眼压和视网膜神经纤维层厚度可以捕捉结构变化,但可能滞后于功能丧失。2023年发表于《Documenta Ophthalmologica》的一项研究(Nork等)在非人灵长类青光眼模型中检查了ERG反应,该模型通过手术切断一只眼的视神经来分离神经节细胞丢失的影响。

 

出乎意料的是,ERG反应在眼压升高后反而增加,作者将此归因于压力本身而非神经节细胞丢失,提示感光细胞、双极细胞和Müller细胞参与了这种增强反应。

 

这类结果正是功能终点在疾病模型中具有价值的原因所在:它们能捕捉到结构测量无法预测且可能不相关的改变。对于转化性青光眼研究而言,理解神经节细胞丢失如何影响更广泛的视网膜回路功能,对于在临床前研究和临床试验中如何解读功能终点具有直接意义。


验证基因治疗:当ERG成为证明

 

ERG作为治疗终点最直接的应用或许是在视网膜基因治疗评估中,因为恢复感光细胞功能是明确目标,而ERG提供了衡量该目标是否达成的最直接手段。

 

2023年发表于《Molecular Therapy》的一项研究(Hanna等)报告了ADVM-062的临床前评估,这是一种通过眼内注射给药的基因治疗载体,旨在治疗蓝色单色视。

 

这是一种罕见的遗传性疾病,患者从出生起就缺乏视锥感光细胞中负责颜色检测的光敏蛋白(视蛋白),导致严重色觉障碍、视力低下和畏光。

 

ERG对于证明该疗法有效至关重要。在载体递送后,接受治疗的动物对长波长(红)光显示出剂量依赖性的电反应,而这种反应在治疗前并不存在,这为ADVM-062成功在视锥感光细胞中产生缺失视蛋白提供了直接的功能证据。

 

这一应用强调了贯穿上述研究的共通点:当ERG与所研究的生物学问题相匹配时,其作为临床前终点的价值最大。在针对感光细胞疾病的基因治疗中,ERG并非替代指标,而是直接读出目标结局——即对相关波长光的敏感性恢复。

 

ERG作为多功能终点平台

 

从这四项研究中浮现出的图景显示,ERG并非单一技术,而是一个能适应多种临床前问题的平台。

 

全视野ERG检测药物引起的整体视网膜反应;多焦ERG在疾病模型中映射不同视网膜区域的区域性变化;模式ERG和皮层VEP则将读数向视网膜内层及眼球之外的视觉通路延伸。方法的选择取决于所研究的生物学问题,而研究者正越来越多地组合多种ERG变体,以构建更全面的功能图像。

 

对于药物开发者、安全研究人员和疾病模型科学家而言,这种灵活性使得视网膜电生理学成为一项值得在研究设计之初就纳入的工具,而非在出现意外信号需要解释时才事后补充。

 


参考文献:

  1. Chan K, et al. Vigabatrin-induced retinal functional alterations and second-order neuron plasticity in C57BL/6J mice. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020;61(2):17.

  2. Hamm G, et al. Camizestrant causes reversible pharmacological effects on retinal responses in rats. Transl Oncol. 2025;62:102539.

  3. Hanna K, et al. Preclinical evaluation of ADVM-062, a novel intravitreal gene therapy vector for the treatment of blue cone monochromacy. Mol Ther. 2023;31(7):2014–2027.

  4. Nork TM, et al. Multifocal electroretinography increases following experimental glaucoma in nonhuman primates with retinal ganglion cell axotomy. Doc Ophthalmol. 2023;146(2):97–112.





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