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NR2E3（nuclear receptor subfamily 2, group E, member 3）是感光细胞特异表达的核受体蛋白编码基因，其突变会引发一种独特的视网膜退化疾病：蓝视锥细胞功能增强型综合征（enhanced S-cone syndrome，ESCS）。ESCS呈常染色体隐性遗传，患者通常在青少年时期患有夜盲，白天视力有不同程度的减弱，但对蓝光或紫外光刺激的反应增强。组织学检查发现ESCS患者视网膜中没有视杆细胞，红绿视锥细胞数目显著减少，蓝视锥细胞数目增多。随着年龄增长，ESCS 患者视网膜退化逐渐加重，严重者在 50-60 岁时视力基本完全丧失。ESCS 表型有很高的异质性，许多视网膜细胞退化和NR2E3突变的因果关系还不清楚，对NR2E3蛋白功能的研究也不详细，这些因素导致目前临床上没有有效的治疗ESCS的方法。
Rd7小鼠（retinal degeneration7，rd7）是一种自然发生的NR2E3纯合无义突变小鼠品系，这类小鼠具有ESCS类似的视网膜表型，包括蓝视锥细胞数目增多和渐进性发展的视网膜变性。尽管 rd7 小鼠模型的出现推进了对 NR2E3 蛋白功能的研究，为NR2E3突变引发ESCS的机制提出了诸多解释，然而rd7小鼠与ESCS在表型上有许多差异，包括视杆细胞发育和红绿视锥细胞退化的表型不一致，rd7 小鼠仍然不能很好地说明人类N R2E3蛋白功能。
为了揭示 NR2E3 在感光细胞发生和分化过程中起到的生理功能，我们用CRISPR/CAS9技术构建了NR2E3基因敲除的斑马鱼模型。在NR2E3-/-斑马鱼中，视网膜层状结构发育正常，在外核层处没有花结样的结构。电镜观察发现在发育期或成熟的视网膜中没有视杆细胞外节，外核层处缺少视杆细胞核。视杆细胞特异基因Rhodopsin、GNAT1、PDE6b、GRK1a和GNB1在mRNA或蛋白水平上均检测不到表达，这些结果表明NR2E3-/-斑马鱼中缺少成熟的视杆细胞。视杆祖细胞特异基因 PAX6a和ZPR-3能正常表达，Ed U标记实验也直观地看到了位于中央视网膜的视杆祖细胞，并且在视杆细胞发育时期视网膜细胞凋亡没有增多，表明NR2E3-/-斑马鱼中视杆细胞能正常发生，但视杆细胞前体不能分化为成熟的视杆细胞。视锥细胞特异基因OPN1SW1、OPN1SW2、PDE6c以及调控 UV视锥分化的基因TBX2b的 mRNA水平没有变化，视锥细胞外节蛋白PNA和GNAT2的蛋白水平也没有改变，表明NR2E3-/-斑马鱼中视锥细胞发育正常，其中UV视锥和蓝视锥细胞数目没有增多。正常发育之后红绿视锥细胞从1个月开始逐渐退化，表现为细胞外节缩短和光转导通路蛋白含量降低。UV视锥和蓝视锥细胞能正常存活到10个月。体外荧光素酶实验结果表明斑马鱼NR2E3与CRX、NRL一起协同作用促进视杆基因Rhodopsin转录，NR2E3不能抑制视锥基因OPN1SW1和OPN1SW2的表达。
综上所述，我们成功构建了 N R2E3 功能缺陷的斑马鱼品系，由此模型观察到了视杆细胞发育缺陷和早发的红绿视锥细胞渐进式退化的表型，这与 ESCS 症状一致。我们揭示了 N R2E3 是视杆细胞分化所必需的蛋白，对视杆细胞系发生和视锥细胞发育没有作用。N R2E3协同其他转录因子促进视杆细胞基因表达，但不抑制视锥基因表达。本研究为理解人类NR2E3功能提供了重要依据，为ESCS和rd7中存在的争论提供了新的解释，更重要的是为ESCS和其他视网膜变性疾病的基因治疗或药物筛选提供了理论基础和实验材料。
Rd7小鼠（retinal degeneration7，rd7）是一种自然发生的NR2E3纯合无义突变小鼠品系，这类小鼠具有ESCS类似的视网膜表型，包括蓝视锥细胞数目增多和渐进性发展的视网膜变性。尽管 rd7 小鼠模型的出现推进了对 NR2E3 蛋白功能的研究，为NR2E3突变引发ESCS的机制提出了诸多解释，然而rd7小鼠与ESCS在表型上有许多差异，包括视杆细胞发育和红绿视锥细胞退化的表型不一致，rd7 小鼠仍然不能很好地说明人类N R2E3蛋白功能。
为了揭示 NR2E3 在感光细胞发生和分化过程中起到的生理功能，我们用CRISPR/CAS9技术构建了NR2E3基因敲除的斑马鱼模型。在NR2E3-/-斑马鱼中，视网膜层状结构发育正常，在外核层处没有花结样的结构。电镜观察发现在发育期或成熟的视网膜中没有视杆细胞外节，外核层处缺少视杆细胞核。视杆细胞特异基因Rhodopsin、GNAT1、PDE6b、GRK1a和GNB1在mRNA或蛋白水平上均检测不到表达，这些结果表明NR2E3-/-斑马鱼中缺少成熟的视杆细胞。视杆祖细胞特异基因 PAX6a和ZPR-3能正常表达，Ed U标记实验也直观地看到了位于中央视网膜的视杆祖细胞，并且在视杆细胞发育时期视网膜细胞凋亡没有增多，表明NR2E3-/-斑马鱼中视杆细胞能正常发生，但视杆细胞前体不能分化为成熟的视杆细胞。视锥细胞特异基因OPN1SW1、OPN1SW2、PDE6c以及调控 UV视锥分化的基因TBX2b的 mRNA水平没有变化，视锥细胞外节蛋白PNA和GNAT2的蛋白水平也没有改变，表明NR2E3-/-斑马鱼中视锥细胞发育正常，其中UV视锥和蓝视锥细胞数目没有增多。正常发育之后红绿视锥细胞从1个月开始逐渐退化，表现为细胞外节缩短和光转导通路蛋白含量降低。UV视锥和蓝视锥细胞能正常存活到10个月。体外荧光素酶实验结果表明斑马鱼NR2E3与CRX、NRL一起协同作用促进视杆基因Rhodopsin转录，NR2E3不能抑制视锥基因OPN1SW1和OPN1SW2的表达。
综上所述，我们成功构建了 N R2E3 功能缺陷的斑马鱼品系，由此模型观察到了视杆细胞发育缺陷和早发的红绿视锥细胞渐进式退化的表型，这与 ESCS 症状一致。我们揭示了 N R2E3 是视杆细胞分化所必需的蛋白，对视杆细胞系发生和视锥细胞发育没有作用。N R2E3协同其他转录因子促进视杆细胞基因表达，但不抑制视锥基因表达。本研究为理解人类NR2E3功能提供了重要依据，为ESCS和rd7中存在的争论提供了新的解释，更重要的是为ESCS和其他视网膜变性疾病的基因治疗或药物筛选提供了理论基础和实验材料。