Retinal cell type-specific promoters and uses thereof in the treatment of ocular diseases

Abstract

Provided are several promoter sequences that exhibit promoter activities specifically in certain retinal cell types, including retinal ganglion cells or retinal amacrine cells. Further provided are isolated nucleic acids, vectors, viral particles, cells or pharmaceutical compositions comprising these retinal cell type-specific promoter sequences that are each operably linked to a target gene encoding a therapeutic protein. Also provided is use of said isolated nucleic acids, vectors, viral particles or cells in the treatment of ocular disease, in particular ocular disease associated with retinal ganglion cell or photoreceptor cell degeneration.

Description

RETINAL CELL TYPE-SPECIFIC PROMOTERS AND USES THEREOF IN THE TREATMENT OF OCULAR DISEASES

[0001] CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0002] The present application claims priority to Chinese Patent Application No. 202410594283.0 filed on May 14, 2024, and to Chinese Patent Application No. 202411028741.0 filed on July 30, 2024, the disclosures of which are hereby incorporated into the present application by reference in their entirety.

[0003] REFERENCE TO SEQUENCE LISTING SUBMITTED ELECTRONICALLY

[0004] The content of the electronically submitted sequence listing, file name "FPCH25160189P. 250512. sequence listing. xml" , size 56,281 bytes, and date of creation May 12, 2025, filed herewith, is incorporated herein by reference in its entirety.FIELD OF THE INVENTION

[0005] The present invention relates generally to the medicinal domain, more specifically to the treatment of ocular diseases, and more particularly to the treatment of retinal neurodegenerative diseases. In particular, the present invention relates to polynucleotide sequences that exhibit specific promoter activities in certain retinal cell types, and to the uses thereof in the treatment of retinal neurodegenerative diseases.BACKGROUND

[0006] As the light-sensitive inner lining layer and visual information-processing part of the eye tissue in mammals like human, the retina has a complex multi-layered structure, and as illustrated in FIG. 1, the retina consists of a variety of retinal cell types including photoreceptor cells (rod cells and cone cells) , retinal ganglion cells (RGCs) , horizontal cells, bipolar cells, amacrine cells, displaced amacrine cells, and Müller cells, etc.

[0007] Retinal neurodegenerative diseases, such as glaucoma, age-related macular degeneration, diabetic retinopathy, and retinitis pigmentosa, are a group of eye-related disorders characterized by the progressive degeneration or death of photoreceptor cells and retinal ganglion cells, etc., in the retina.

[0008] In types of the retinal neurodegenerative diseases (e.g. retinitis pigmentosa and age-related macular degeneration) that pathologically result from the photoreceptor degeneration and death, current treatment mainly focus on the following three therapeutic strategies: (1) overexpressing related genes, or repairing mutated genes via gene editing, so as to delay the degeneration of photoreceptors; (2) inhibiting neovascularization, so as to reduce the damage to photoreceptors; and / or (3) expressing photosensitive proteins in other retinal neurons (e.g., bipolar or ganglion cells) , so as to restore the photosensitivity.

[0009] The photosensitive proteins mentioned in strategy (3) mainly include endogenous photosensitive proteins (e.g., opsin, rhodopsin, melanopsin) and exogenous photosensitive proteins. Studies have shown that expression of certain endogenous photosensitive proteins or of the fusion proteins obtained by respectively fusing the endogenous photosensitive proteins with metabotropic glutamate receptor mGLUR can partially restore vision in blind mice, although this approach is still in its early development. The use of certain exogenous photosensitive proteins, such as light-sensitive ion channel proteins (e.g., ChR2, ChrimsonR, ChRmine) , has also restored vision in mice to some degree, and there are related products that have advanced to clinical trials and showed positive results in some preliminary studies. Chinese patent application CN109661471A describes a nucleic acid sequence derived from the regulatory region of the γ-synuclein gene (SNCG; Gene ID: 6623) as an RGC-specific promoter, which enables strong, stable, and specific expression of target genes in RGCs.

[0010] Other types of the retinal neurodegenerative diseases (e.g. glaucoma) may be caused by the pathological changes in RGCs, the only output neurons in the retina having their axons converging at the optic disc to form the optic nerve, which transmits signals to the brain to thereby establish the neural connections between the retina and the brain. Current treatments for glaucoma mainly focus on slowing the progression of the RGC pathology by lowering intraocular pressures, yet once these RGCs die, no clinical treatments are currently available to restore vision in blind patients. It is speculated that the therapeutic strategies for these types of retinal neurodegenerative diseases may be able to pivot on the regeneration of RGCs, either by transplanting precursor ganglion cells, which are typically obtained by in vitro differentiation from embryonic stem cells or other cell types, into the retina, or by directly transdifferentiating other retinal cells (e.g. amacrine cells) into RGCs. In recent years, researchers have begun exploring the possibility of transdifferentiating these cells into RGCs to address the vision loss caused by RGC damage. Chinese patent application CN113134076A shows that certain combination of transcription factors Atoh7, Brn3B, Sox4, Sox11, or Ils1 can cause efficient regeneration of RGCs from other retinal neuron cells, such as the retinal amacrine cells.

[0011] It can be seen that these above strategies to treat retinal neurodegenerative diseases rely on the expression of therapeutic genes specifically in certain target retinal cells such as RGCs or retinal amacrine cells. Thus there is a need for identifying promoters that enable strong, stable, and specific expression of target genes in these target retinal cells.SUMMARY

[0012] The present disclosure provides several promoter sequences that exhibit specific promoter activities in certain retinal cell types, which can be used to drive the specific expression of therapeutic genes in target retinal cells for an effective gene therapy against retinal neurodegenerative diseases.

[0013] In a first aspect, the present disclosure provides an isolated nucleic acid, which comprises a promoter segment and a target gene segment that are operably linked to each other. The promoter segment comprises one or a combination of (1) a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; and (2) a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. The target gene segment comprises a polynucleotide sequence that encodes one or more target genes. The isolated nucleic acid is characterized such that, when introduced in retinal cells, the promoter segment specifically leads to the expression of the one or more target genes in at least one of, but not all, retinal cell types.

[0014] According to some embodiments of the isolated nucleic acid, the promoter segment comprises a first segment, which comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, and the at least one of the retinal cell types comprise a retinal amacrine cell type. Herein optionally, the promoter segment can further comprise a first enhancer that is operably linked to the first segment, and the first enhancer may comprise at least one of a cytomegalovirus (CMV) enhancer, a simian virus 40 (SV40) enhancer, an elongation factor 1α (EF1α) enhancer, a ubiquitin C (UbC) enhancer, or a locus control region (LCR) enhancer. In certain specific embodiments, the first enhancer comprises an CMV enhancer, comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. Further according to some specific embodiments, the promoter segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14. Optionally, the at least one of the retinal cell types may further comprise, in addition to the retinal amacrine cell type, a Müller cell type. In certain embodiments, the at least one of the retinal cell types do not comprise a retinal ganglion cell type.

[0015] According to some other embodiments of the isolated nucleic acid, the promoter segment comprises a second segment that comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, and the at least one of the retinal cell types comprise a retinal ganglion cell type. Optionally, the promoter segment may further comprise a third segment operably linked to the second segment at a 5'-end thereof, and the third segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 16 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. Further optionally, the promoter segment may further comprise a fourth segment operably linked to the second segment at a 3'-end thereof, and the fourth segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. In any of the aforementioned embodiments, the promoter segment may further optionally comprise a second enhancer that is operably linked to the second segment, and the second enhancer may comprise at least one of a cytomegalovirus (CMV) enhancer, a simian virus 40 (SV40) enhancer, an elongation factor 1α(EF1α) enhancer, a ubiquitin C (UbC) enhancer, or a locus control region (LCR) enhancer. In certain specific embodiments, the second enhancer comprises an CMV enhancer, comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. In some specific embodiments, the promoter segment comprises the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 1-7.

[0016] According to some embodiments of the isolated nucleic acid, the one or more target genes in the target gene segment encode at least one polypeptide, at least one non-coding nucleic acid, or a combination thereof. Herein, the at least one non-coding nucleic acid may comprise an siRNA, an shRNA, a RNAi, a miRNA, an antisense RNA, a ribozyme, a deoxyribozyme, or a combination thereof; and the at least one polypeptide may optionally comprise at least one transcription factor, at least one therapeutic protein, at least one optogenetic actuator protein, or at least one reporter protein. The at least one transcription factor may optionally comprise Atoh7, Brn3b, Sox4, Isl1, Sox11, or a combination thereof; the at least one therapeutic protein may optionally comprise MT-ND4, MT-ND1, MT-ND6, MT-CYB, MT-CO3, MT-ND5, MT-ND2, MT-COI, MT-ATP6, MT-ND4L, OPA1, OPA3, OPA7, ACO2, a neurotrophic factor, an anti-apoptotic protein, an anti-angiogenic factor, an anti-inflammatory factor, rod-derived cone viability factor (RdCVF) , or a combination thereof; the at least one optogenetic actuator protein may optionally comprise ChRmine, rhodopsin, photopsin, melanopsin, pineal opsin, parietopsin, VA opsin, peropsin, neuropsin, encephalopsin, a retinal pigment epithelium-derived rhodopsin homolog, a microbial opsin, a vertebrate opsin recruiting Gi / o signaling, a channelrhodopsin from Chlamydomonas microalgae, a halorhodopsin, an archaeal rhodopsin, a bacterial rhodopsin, a fungal opsin, or a combination thereof; and the at least one reporter gene may optionally comprise a fluorescent protein, a calcium indicator, alkaline phosphatase, β-galactosidase, β-lactamase, horseradish peroxidase, or a combination thereof.

[0017] In some specific embodiments, the target gene segment comprises a polynucleotide sequence encoding Sox4, and the translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. In some other specific embodiments, the target gene segment comprises a polynucleotide sequence encoding ChRmine, and the translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. In yet some other specific embodiments, the target gene segment comprises a polynucleotide sequence encoding EGFP, and the translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.

[0018] In a second aspect of the present disclosure, a vector is further provided, which substantially comprises an isolated nucleic acid according to any embodiments as described above. According to some embodiments, the vector is based on a viral vector, which can be selected from an adenoviral vector, an adeno-associated viral (AAV) vector, a lentiviral vector, or a retroviral vector. Optionally, the viral vector may be an adeno-associated viral (AAV) vector, which may have a serotype selected from AAV1, AAV2, AAV2-7m8, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAVrh8, AAV9, AAV10, AAVrh10, AAV11, AAV12, AAVrh74, or AAVdj. Further in some specific embodiments, the AAV vector is AAV2 or AAV2-7m8. Optionally, the viral vector may be selected from a Moloney murine leukemia virus (MoMLV) , MSCV, SFFV, MPSV, or SNV vector, a lentiviral vector derived from human immunodeficiency virus (HIV) , simian immunodeficiency virus (SIV) , feline immunodeficiency virus (FIV) , bovine immunodeficiency virus (BIV) , or equine infectious anemia virus (EIAV) , a simian virus 40 (SV-40) vector, a bovine papillomavirus vector, an Epstein-Barr virus vector, a herpesvirus vector, a vaccinia virus vector, a Harvey murine sarcoma virus vector, a murine mammary tumor virus vector, or a Rous sarcoma virus vector. According to some other embodiments, the vector is based on a non-viral vector, selected from a plasmid, a liposome, a polymer-based nanoparticle, or an mRNA vector.

[0019] In a third aspect of the present disclosure, a viral particle is further provided. The viral particle substantially comprises, or is derived from, a vector according to any embodiments as described above.

[0020] In a fourth aspect of the present disclosure, a cell is further provided. Depending on different embodiments, the cell may comprise an isolated nucleic acid according to any embodiments as described above in the first aspect, or may comprise a vector according to any embodiments as described above in the second aspect, or may comprise a viral particle according to any embodiments as described above in the third aspect.

[0021] In a fifth aspect of the present disclosure, a pharmaceutical composition is further provided. Depending on different embodiments, the pharmaceutical composition may comprise an isolated nucleic acid according to any embodiments as described above in the first aspect, or may comprise a vector according to any embodiments as described above in the second aspect, or may comprise a viral particle according to any embodiments as described above in the third aspect, or may comprise a cell according to any embodiments as described above in the fourth aspect. In any of the embodiments described above, the pharmaceutical composition further comprises a pharmaceutically acceptable excipient.

[0022] In a sixth aspect, the present disclosure further provides use of any of the above therapeutic agents in the preparation of a medicament for the treatment of an ocular disease. These therapeutic agents may comprise an isolated nucleic acid according to any embodiments as described above in the first aspect, a vector according to any embodiments as described above in the second aspect, a viral particle according to any embodiments as described above in the third aspect, a cell according to any embodiments as described above in the fourth aspect, or a pharmaceutical composition according to any embodiments as described above in the fifth aspect. Herein optionally, the ocular disease is a retinal neurodegenerative disease.

[0023] According to some embodiments, the retinal neurodegenerative disease is pathologically caused by degeneration or death of photoreceptors, and the at least one of the retinal cell types comprises a retinal ganglion cell type. Further in the isolated nucleic acid, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; and the one or more target genes encoded in the target gene segment comprise at least one optogenetic actuator protein. Herein optionally, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 1-7 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, and more preferably, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. In certain specific embodiments, the at least one optogenetic actuator protein comprises ChRmine, and the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. Furthermore, the retinal neurodegenerative disease may optionally be retinitis pigmentosa or age-related macular degeneration.

[0024] According to some other embodiments, the retinal neurodegenerative disease is pathologically caused by degeneration or death of retinal ganglion cells, and the at least one of the retinal cell types comprises a retinal amacrine cell type and further optionally comprises a Müller cell type. Further in the isolated nucleic acid, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; and the one or more target genes encoded in the target gene segment are capable of, once ectopically expressed, inducing the retinal amacrine cell type and optionally the Müller cell type to transdifferentiate into a retinal ganglion cell type. In some embodiments, the one or more target genes in the target gene segment comprise Atoh7, brn3b, sox4, Isl1 or sox11, or a combination thereof. According to some specific embodiments, the one or more target genes in the target gene segment consist of sox4, and the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. Furthermore, the retinal neurodegenerative disease may be glaucoma.

[0025] In a seventh aspect, the present disclosure further provides a method for treating an ocular disease in a subject in need thereof, herein the ocular disease is characterized as a retinal neurodegenerative disease. The method substantially comprises: introducing the isolated nucleic acid according to any embodiments as described above in the first aspect, the vector according to any embodiments as described above in the second aspect, the viral particle according to any embodiments as described above in the third aspect, the cell according to any embodiments as described above in the fourth aspect, or the pharmaceutical composition according to any embodiments as described above in the fifth aspect, into eyes of the subject, such that the one or more target genes encoded in the target gene segment of the isolated nucleic acid are specifically expressed in the at least one of the retinal cell types.

[0026] According to some embodiments, the retinal neurodegenerative disease is caused pathologically by degeneration or death of photoreceptors, and the at least one of the cell types comprises a retinal ganglion cell type. As such, in the isolated nucleic acid, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; and the one or more target genes encoded in the target gene segment comprise at least one optogenetic actuator protein. Optionally, the promoter segment may comprise a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 1-7 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, and more preferably may comprise a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3. In some specific embodiments, the at least one optogenetic actuator protein comprises ChRmine, and the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. The retinal neurodegenerative disease may be retinitis pigmentosa or age-related macular degeneration.

[0027] According to some other embodiments, the retinal neurodegenerative disease is caused pathologically by degeneration or death of retinal ganglion cells, and the at least one of the cell types comprises a retinal amacrine cell type, and optionally further comprises a Müller cell type. As such, in the isolated nucleic acid, the promoter segment may comprise a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; and the one or more target genes encoded in the target gene segment are capable of, once ectopically expressed, inducing the retinal amacrine cell type and optionally the Müller cell type to transdifferentiate into a retinal ganglion cell type. Herein optionally, the one or more target genes in the target gene segment comprise Atoh7, brn3b, sox4, Isl1 or sox11, or a combination thereof. According to some specific embodiments, the one or more target genes in the target gene segment consist of sox4, and the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. Herein, the retinal neurodegenerative disease may optionally be glaucoma.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0028] FIG. 1 shows a schematic diagram of various retinal cell types in the retina.

[0029] FIG. 2 shows the construction of the AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmids.

[0030] FIG. 3 shows the confocal images of HEK293T cells transfected with each of the eight different AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmids.

[0031] FIG. 4A-4D shows the expression of EGFP in retinal ganglion cells two weeks after intravitreal injection of AAV particles obtained using different AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmids in wild-type C57 mice. The axon convergence in the optic nerve was compared among different plasmids (FIG. 4A) , and between Promoter #1-3 and the SNCG Promoter (FIG. 4B and FIG. 4C) , and the specific EGFP expression in retinal ganglion cells (RGCs) was examined (FIG. 4D) .

[0032] FIGS. 5A-5B show that the EGFP expression was mainly in retinal ganglion cells (RGCs) , but also in amacrine cells in the retina (as indicated by the dashed box in FIG. 5B) .

[0033] FIGS. 6A-6D show the results of ERG (FIGS. 6A and C) and VEP (FIGS. 6B and D) tests in wild-type C57 mice more than 7 weeks after AAV administration.

[0034] FIG. 7 shows the ERG signal in C3H mice 7 weeks after AAV administration.

[0035] FIG. 8 shows the VEP signal in C3H mice 7 weeks after AAV administration.

[0036] FIGS. 9A-9B show the validation of Lgr5 gene expression in the mouse retina, with FIG. 9A illustrating the model diagram of tamoxifen-treated Lgr5EGFP-IRES-CreERT2; Rosa26CAG-LSL-tdTomato mouse strain, FIG. 9B showing the confocal images of the frozen retinal sections from adult mice (8 weeks old) after tamoxifen gavage treatment, with amacrine cells in the inner nuclear layer labeled by EGFP and tdTomato. GCL, ganglion cell layer; INL, inner nuclear layer; ONL, outer nuclear layer; scale bar = 30 μm.

[0037] FIG. 10 shows the construction of the AAV-human Lgr5 promoter-EGFP plasmids.

[0038] FIG. 11 shows images of HEK293T cells transfected respectively with the two AAV-human Lgr5 promoter-EGFP plasmids having Promoter #2-1 and Promoter #2-2. Left: DIC image; Middle: EGFP fluorescence image; Right: Merged image.

[0039] FIGS. 12A-12C show the EGFP expression in retinal amacrine cells after intravitreal injection of AAV in wild-type C57 mice. Two weeks post-injection, EGFP was efficiently and relatively specifically expressed in retinal amacrine cells (indicated by thin arrows) and Müller cells (indicated by thick arrows) (FIG. 12A) , with minimal expression in retinal ganglion cells (FIGS. 12B and 12C) . GCL, ganglion cell layer; INL, inner nuclear layer; ONL, outer nuclear layer; scale bar = 30 μm.

[0040] FIG. 13 shows the construction of the AAV-human Lgr5 promoter-hSOX4-P2A-EGFP plasmid.

[0041] FIG. 14 shows hSox4 expression in retinal amacrine cells after intravitreal injection of AAV in wild-type C57 mice, where hSOX4 is efficiently and specifically expressed in retinal amacrine cells (indicated by thin arrows) and Müller cells (indicated by thick arrows) . GCL, ganglion cell layer; INL, inner nuclear layer; ONL, outer nuclear layer; scale bar = 30 μm.

[0042] FIG. 15 shows the ERG (left) and VEP (right) test results in wild-type C57 mice more than 7 weeks after AAV administration. The two lines in the ERG and VEP graphs represent the waveforms of the left and right eyes, respectively.

[0043] FIG. 16 shows the results of light-dark box passive avoidance tests in glaucomatous C57 mice after intravitreal injection of AAV delivering hSox4.DETAILED DESCRIPTION

[0044] In efforts to identify retinal cell type-specific promoter sequences that can be used to drive the specific expression of therapeutic genes in target retinal cell types for an effective gene therapy against retinal neurodegenerative diseases, inventors of this present application have discovered: (a) promoter sequences derived from the regulatory region of the human sox4 gene (Gene ID: 6659) , capable of driving specific and high-level gene expression in retinal ganglion cells (RGCs) ; and (b) promoter sequences derived from the regulatory region of the human Lgr5 gene (Gene ID: 8549) , capable of driving specific and high-level gene expression in retinal amacrine cells and Müller cells. By using the promoter sequences in (a) to specifically express the photosensitive ion channel gene ChRmine in retinal ganglion cells, blind mice partially regained vision; and by using the promoter sequences in (b) to specifically express transcription factor human Sox4 (Gene ID: 6659) in retinal amacrine cells, the visual pathway in mice with glaucoma was partially restored. These discoveries may lead to novel therapeutic strategies for treating certain retinal neurodegenerative diseases.

[0045] Before detailed description of the inventions provided in the disclosure, the following are to be noted. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described below. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. The materials, methods, and examples are illustrative only and not intended to be limiting. The contents of all references that are cited in the disclosure, including patent publications, research articles, or conference abstracts, etc., are incorporated into the present disclosure by reference in their entirety. Unless otherwise specified, the use of singulars shall be interpreted to also include plurals. For example, the article "a" or "an" means "at least one" or "one or more" . The use of "or" means "and / or" . Additionally, the terms "comprising" , "including" , and "containing" or alike, shall be interpreted as open-ended terms without restriction. The term "about" , "approximately" , "around" or alike, as used herein, when used with a percentage or other quantity, refers to any value within a range of plus or minus 10%of that percentage or quantity. For example, "about 100" means any value within the range of 100 plus or minus 10, i.e., within the range from 90 to 110.

[0046] In one aspect, the present disclosure provides an isolated nucleic acid, which comprises a promoter segment and a target gene segment that are operably linked to one another. The promoter segment comprises one or a combination of (1) a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; or (2) a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto. The isolated nucleic acid is characterized such that, when introduced in retinal cells, the promoter segment specifically leads to the expression of one or more target genes encoded in the target gene segment in at least one of, but not all, retinal cell types. In other words, in the isolated nucleic acid disclosed herein, the promoter segment substantially exhibits a particular retinal cell type-specific promoter activity, capable of driving the expression of target genes specifically in that particular retinal cell type. The particular retinal cell type may be retinal ganglion cells, retinal amacrine cells, or Müller cells, etc. Herein the promoter segment and the target gene segment substantially form an expression cassette, which may further comprise a 3' untranslated region including, e.g., a polyadenylation site and / or transcription terminator.

[0047] According to some embodiments, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, and the particular retinal cell type may comprise a retinal amacrine cell type. The promoter segment may optionally further comprise an enhancer (e.g. CMV) . The particular retinal cell type may optionally further comprise a Müller cell type, and may optionally do not comprise a retinal ganglion cell type. In other words, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof, which substantially exhibits the retinal amacrine cell and Müller cell-specific promoter activity. This specific promoter activity allows the promoter segment disclosed herein to be capable of driving the expression of certain reprogramming transcription factors (e.g. Sox4) in the retinal amacrine cells and the Müller cells, so as to induce their transdifferentiation into retinal ganglion cells, thereby bearing the potential for improving or restoring the visual pathway in subjects having certain retinal neurodegenerative disease causally related to retinal ganglion cell degeneration, such as glaucoma (see Example 2 below for more details) .

[0048] According to some other embodiments, the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, and the particular retinal cell types may comprise a retinal ganglion cell type. Optionally, the promoter segment may further comprise other nucleotide sequences at the 5'-end (e.g. SEQ ID NO: 16) and / or the 3'-end (e.g. SEQ ID NO: 17) of the aforementioned nucleotide sequence. The promoter segment may further optionally comprise an enhancer. In some specific embodiments, the promoter segment may consist of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 1-7. In other words, in these above embodiments of the isolated nucleic acid, the promoter segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof, and the promoter segment exhibits the retinal ganglion cell-specific promoter activity. This specific promoter activity allows the promoter segment disclosed herein to be capable of driving the expression of certain optogenetic actuator protein (e.g. ChRmine) in the retinal ganglion cells so as to induce the expression of the photosensitive protein into retinal ganglion cells, thereby bearing the potential for improving or restoring the photosensitivity in subjects having photoreceptor degenerations (see Example 1 below for more details) .

[0049] According to some embodiments, the target gene segment encodes at least one polypeptide, at least one non-coding nucleic acid, or a combination thereof. Herein, the at least one non-coding nucleic acid may comprise an siRNA, an shRNA, a RNAi, a miRNA, an antisense RNA, a ribozyme, a deoxyribozyme, or a combination thereof; and the at least one polypeptide may optionally comprise at least one transcription factor (e.g. hSOX4) , at least one therapeutic protein, at least one optogenetic actuator protein (e.g. ChRmine) , or at least one reporter protein (e.g. EGFP) .

[0050] As used herein, the term "nucleic acid" , "polynucleotide" , "nucleotide sequence" , "nucleic acid sequence" , or alike, refers to a polymeric form of nucleotides of any length, which may be ribonucleotides or deoxyribonucleotides. This term includes, but is not limited to, single-stranded, double-stranded, or multi-stranded DNA or RNA, genomic DNA, cDNA, DNA-RNA hybrids, or polymers that comprise purine and pyrimidine bases or other natural, chemically, or biochemically modified, non-natural, or derivatized nucleotide bases. The backbone of the polynucleotide may comprise sugar and phosphate groups (as typically found in RNA or DNA) or modified or substituted sugar or phosphate groups. The nucleic acids provided in the disclosure may be prepared by any techniques known to those skilled in the art, which may include chemical synthesis, recombination, and mutagenesis.

[0051] The terms "polypeptide" and "protein" as used herein are interchangeable and refer to a polymer of amino acid residues, with no limitation on the minimum length. These polymers of amino acid residues may contain natural or non-natural amino acid residues and include, but are not limited to, peptides, oligopeptides, dimers, trimers, and multimers of amino acid residues. Both full-length proteins and their fragments are encompassed by this definition. The terms also include post-translational modifications of polypeptides, such as glycosylation, sialylation, acetylation, phosphorylation, and the like. Additionally, for the purposes of this disclosure, a "polypeptide" may refer to a protein that includes modifications to the parent sequence, such as deletions, additions, and substitutions, provided the protein retains the desired activity. These modifications may be deliberately designed, such as through site-directed mutagenesis, or may be accidental, such as through mutations in the host producing the protein or errors caused by PCR amplification.

[0052] As used herein, the term “isolated nucleic acid” refers to a nucleic acid molecule which has been identified and separated and / or recovered from a component of its natural environment. In particular, this term refers to a nucleic acid molecule which is separated from other nucleic acid molecules which are present in the natural source of the nucleic acid.

[0053] As used herein, the term “promoter” refers to a segment of a polynucleotide which functionally serves as a regulatory element that directs the transcription of an operably linked polynucleotide sequence. A promoter may also be operably linked to other regulatory elements which enhance ( “enhancers” ) or repress ( “repressors” ) promoter-dependent transcription of an operably linked polynucleotide sequence. As used herein, the term “promoter activity” refers to the ability of a promoter to initiate transcription of a nucleic acid to which it is operably linked. Promoter activity can be measured using procedures known in the art. For example, promoter activity can be measured as an amount of mRNA transcribed by using, for example, Northern blotting or polymerase chain reaction (PCR) . Alternatively, promoter activity can be measured as an amount of translated protein product, for example, by Western blotting, ELISA, colorimetric assays and various activity assays, including reporter gene assays and other procedures known in the art.

[0054] As used herein, the term "target gene" refers to a gene to be expressed in an isolated nucleic acid or a vector, whose expression is under control of a promoter.

[0055] As used herein, the term "functional variant" refers to a polynucleotide or a polypeptide having substantial sequence identity or similarity to a parent polynucleotide or a parent polypeptide, that substantially retains the essential biological activity of the parent polynucleotide or the parent polypeptide of which it is a variant. For the purpose of this present disclosure, a functional variant of a parental promoter sequence may be at least about 80%, about 85%, about 90%, about 95%, about 96%, about 97%, about 98%, about 99%or more identical in the nucleotide sequence to the parental promoter sequence, yet still substantially retains the promoter activity to be capable of driving the expression of a target gene whose polynucleotide sequence is operatively linked thereto, to a similar, same, higher, or even reduced extent, yet in a same cell type specificity. Similarly, a functional variant of a parental polypeptide (or protein) may be at least about 80%, about 85%, about  90%, about 95%, about 96%, about 97%, about 98%, about 99%or more identical in the amino acid sequence to the parental polypeptide, yet still substantially retains the biological activity as the parental polypeptide, to a similar, same, higher, or even reduced extent. The term "substantial" or "substantially" as used herein means that, as compared with the parental polynucleotide or the parent polypeptide, the biological activity of a functional variant thereof is at least 50% (e.g. 50%, 60%, 80%, 90%, 100%, 120%, 150%, 200%, etc. ) that of the parental polynucleotide or polypeptide. Herein, a functional variant of a polynucleotide may, for example, comprises the nucleotide sequence of the parental polynucleotide with at least one sequence alteration including, but not limited to, single-nucleotide variations, point mutations, insertions, deletions, etc. A functional variant of a polypeptide may, for example, comprises the amino acid sequence of the parent polypeptide or protein with at least one sequence alteration including, but not limited to, single amino acid substitutions, insertions, deletions, etc.

[0056] As used herein, the term "enhancer" refers to a type of regulatory element that can modulate the efficiency of transcription, usually regardless of the distance or orientation of the enhancer relative to the start site of transcription. Enhancers that are commonly used in genetic engineering may include a cytomegalovirus (CMV) enhancer, a simian virus 40 (SV40) enhancer, an elongation factor 1α (EF1α) enhancer, a ubiquitin C (UbC) enhancer, and a locus control region (LCR) enhancer, etc. Herein, an "enhancer" may also include other regulatory elements having the enhancer activities as defined herein.

[0057] As used herein, the term “operably linked” refers to an element (e.g., a nucleic acid sequence or a polypeptide sequence) placed into a functional relationship with another element. For the purpose of this present disclosure, a promoter sequence is "operably linked" with a coding sequence when the promoter sequence can affect the expression of the coding sequence on the same nucleic acid sequence, i.e., the coding sequence is under the transcriptional control of the promoter sequence. Generally, “operably linked” may mean that the linked nucleic acid sequences or the linked polypeptide sequences are contiguous, but elements need not be contiguous to be operably linked. Typically linking of nucleic acid sequences may be accomplished by ligation at convenient restriction sites, or by means of synthetic oligonucleotide adaptors or linkers that are ligated or annealed to the nucleic acid and used to link the contiguous polynucleotide fragments. However, elements need not be contiguous to be operably linked.

[0058] As used herein, the term “sequence identity” or “identity” refers to the number (%) of matches (identical nucleic acid residues) in positions from an alignment of two polynucleotide sequences. The sequence identity is determined by comparing the sequences when aligned so as to maximize overlap and identity while minimizing sequence gaps. In particular, sequence identity may be determined using any of a number of mathematical global or local alignment algorithms, depending on the length of the two sequences. Sequences of similar lengths are preferably aligned using a global alignment algorithms (e.g. Needleman and Wunsch algorithm; Needleman SB and Wunsch CD, 1970) which aligns the sequences optimally over the entire length, while sequences of substantially different lengths are preferably aligned using a local alignment algorithm (e.g. Smith and Waterman algorithm (Smith TF and Waterman MS, 1981) or Altschul algorithm (Altschul SF et al., 1997; Altschul SF et al., 2005) . Alignment for purposes of determining percent nucleic acid sequence identity can be achieved in various ways that are within the skill in the art, for instance, using publicly available computer software (e.g. Basic Local Alignment Search Tool) . Those skilled in the art can determine appropriate parameters for measuring alignment, including any algorithms needed to achieve maximal alignment over the full length of the sequences being compared. For purposes herein, %nucleic acid sequence identity values refers to values generated using the pair wise sequence alignment program EMBOSS Needle that creates an optimal global alignment of two sequences using the Needleman-Wunsch algorithm, wherein all search parameters are set to default values, i.e. Scoring matrix=BLOSUM62, Gap open=10, Gap extend=0.5, End gap penalty=false, End gap open=10 and End gap extend=0.5.

[0059] As used herein, the term "retinal cells" refers to the various types of cells in the various layers within the retina structure as illustrated in FIG. 1, which may include rod cells and cone cells (collectively as photoreceptor cells) , retinal ganglion cells, horizontal cells, bipolar cells, retinal amacrine cells, displaced amacrine cells, and Müller cells, etc.

[0060] As used herein, the term “retinal ganglion cells” or “RGCs” refers to the neurons of the innermost layer of the retina excluding the displaced amacrine cells, which functionally serve as the sole output neurons, transmitting visual information from the retina to the brain. More specifically, RGCs integrate information from photoreceptors, via the bipolar cells of the retina, and project into the brain, where they synapse at the lateral geniculate nucleus, the olivary pretectal nucleus, and the superior colliculus. RGCs are located in the innermost layer (i.e. ganglion cell layer or GCL) of the retina, and their axons typically bundle together to form the optic nerve. Degeneration or death of  RGCs, such as in patients with glaucoma, can lead to vision loss.

[0061] As used herein, the term “retinal amacrine cells” refer to the interneurons found in both the inner nuclear layer (INL, where the cell bodies of amacrine cells, horizontal cells and bipolar cells reside) and the inner plexiform layer (IPL, where the dendrites of amacrine cells and ganglion cells form synapses with the axons of bipolar cells) of the retina that receive input from bipolar cells and other amacrine cells. They play a crucial role in processing visual information by integrating and modulating signals between bipolar and ganglion cells. For the purpose of this present disclosure, the retinal amacrine cells may mainly refer to Lgr5+ amacrine cells in the retina, but may also include other types. Herein, Lgr5 stands for a leucine-rich repeat-containing G-protein-coupled receptor 5. It was found that the Lgr5+ amacrine cells possess regenerative potential in the retina, and may function as a source of new retinal cells, contributing to the generation of retinal neurons and Müller glia (Chen M, et al. 2015) .

[0062] As used herein, the term "Müller cells" refer to a glial cell type in the retina that have their cell bodies located in the inner nuclear layer (INL) of the retina, but also extend across the entire retinal thickness and contacting all retinal neurons. Müller cells function to provide structural and functional supports to the retina. It was disclosed that Müller cells can exhibit stem cell properties, and be reprogrammed into RGCs by certain combination of transcription factors NeuroD1 (Gene ID: 4760) , Atoh7 (Gene ID: 220202) , Brn3b (Gene ID: 5458) , Sox4 (Gene ID: 6659) , Isl1 (Gene ID: 3670) , Sox11 (Gene ID: 6664) , etc. (Xu D, et al. 2023 and CN113134076A) .

[0063] As used herein, the term "therapeutic protein" or "therapeutic polypeptide" generally refers to a protein useful in the treatment of a pathological condition. The therapeutic protein may confer a beneficial effect on the cell or tissue in which it is present, or on a patient in which it is expressed. Examples of beneficial effects include amelioration of a sign or symptom of a condition or disease, prevention or inhibition of a condition or disease, or conferral of a desired characteristic. Therapeutic proteins may partially or wholly correct a deficiency in the patient. In particular, the therapeutic protein may be, without limitation, a protein useful in gene therapy to relieve deficiencies caused by missing, defective or sub-optimal levels of said protein in a cell or tissue of a subject. The therapeutic protein may supply a polypeptide and / or enzymatic activity that is absent, defective or present at a sub-optimal level, supply a polypeptide and / or enzymatic activity that indirectly counteracts an imbalance in cells of the diseased patient. The therapeutic protein may also be used to reduce the activity of a polypeptide by acting, e.g., as a dominant-negative polypeptide. For the purpose of this disclosure, therapeutic proteins include, but are not limited to, proteins whose mutations are known to cause retinal disease such as MT-ND4 (Gene ID: 4538) , MT-ND1 (Gene ID: 4535) , MT-ND6 (Gene ID: 4541) , MT-CYB (Gene ID: 4519) , MT-CO3 (Gene ID: 4514) , MT-ND5 (Gene ID: 4540) , MT-ND2 (Gene ID: 4536) , MT-COI (Gene ID: 4512) , MT-ATP6 (Gene ID: 4508) , MT-ND4L (Gene ID: 4539) , OPA1 (Gene ID: 4976) , OPA3 (Gene ID: 80207) , OPA7 (Gene ID: 84233) , ACO2 and (Gene ID: 50) . Therapeutic proteins may also include neurotrophic factors such as GDNF (Gene ID: 2668) , CNTF (Gene ID: 1270) , FGF2 (Gene ID: 2247) , BDNF (Gene ID: 627) , EPO (Gene ID: 2056) , anti-apoptotic genes such as BCL2 (Gene ID: 596) and BCL2L1 (Gene ID: 598) , anti-angiogenic factors such as endostatin, angiostatin and sFlt, anti-inflammatory factors such as IL10 (Gene ID: 3586) , IL1R1 (Gene ID: 3554) , TGFBI (Gene ID; 7045) and IL4 (Gene ID: 3565) , or the rod-derived cone viability factor (RdCVF) (Gene ID: 115861) . In a similar manner, the term "therapeutic gene" as used herein refers to a gene encoding a protein or a non-coding nucleic acid conferring beneficial effect in the treatment of a pathological condition when the therapeutic gene is expressed.

[0064] As used herein, the term “optogenetic actuator protein” refers to a photochemically reactive polypeptide that uses vitamin A or isoforms thereof as its chromophore. An optogenetic actuator is a light-gated ion pump or channel that absorbs light and is activated by light. The optogenetic actuator may be from a prokaryotic organism or a eukaryotic organism. In particular, it may be a microbial opsin or a vertebrate opsin. The optogenetic actuator may be an optogenetic activator or an optogenetic inhibitor. For the purpose of this disclosure, the optogenetic actuator protein may include ChRmine, rhodopsin, photopsin, melanopsin, pineal opsin, parietopsin, VA opsin, peropsin, neuropsin, encephalopsin, a retinal pigment epithelium-derived rhodopsin homolog, a microbial opsin, a vertebrate opsin recruiting Gi / o signaling, a channelrhodopsin from Chlamydomonas microalgae, a halorhodopsin, an archaeal rhodopsin, a bacterial rhodopsin, a fungal opsin, or variants thereof.

[0065] In another aspect, the present disclosure further provides a vector, which comprises the isolated nucleic acid as described above. Herein, the vector can be a viral vector or a non-viral vector, and preferably can be based on an adeno-associated viral (AAV) vector, such as the AAV2-7m8 (SEQ ID NO: 20) .

[0066] As used herein, the term “vector” refers generally to a material used as a vehicle to transfer genetic material, and in particular to deliver a nucleic acid into a host cell, either in vitro or in vivo. Herein the vehicle material may be a nucleic acid molecule (e.g. plasmids, phasmids, cosmids, transposable elements, viruses, artificial chromosomes, or mRNA vectors) , but may also be other non-nucleic acid materials such as liposome, polymer-based nanoparticles, etc. For the purpose of this disclosure, the vector may preferably be a nucleic acid-based vector suitable for gene or cell therapy, which may more preferably be a viral genome vector including any element required to establish the expression of the polypeptide of interest in a host cell such as, for example, a promoter, e.g., a promoter of the invention, an ITR, a ribosome binding element, terminator, enhancer, selection marker, intron, polyA signal, and / or origin of replication. Examples of a viral vector may include vectors derived from Moloney murine leukemia virus vectors (MoMLV) , MSCV, SFFV, MPSV or SNV, lentiviral vectors (e.g. derived from human immunodeficiency virus (HIV) , simian immunodeficiency virus (SIV) , feline immunodeficiency virus (FIV) , bovine immunodeficiency virus (BIV) or equine infectious anemia virus (EIAV) ) , adenoviral (Ad) vectors, adeno-associated viral (AAV) vectors, simian virus 40 (SV-40) vectors, bovine papilloma virus vectors, Epstein-Ban virus, herpes virus vectors, vaccinia virus vectors, Harvey murine sarcoma virus vectors, murine mammary tumor virus vectors, or Rous sarcoma virus vectors. The viral vector may be selected from an adenoviral vector, an adeno-associated viral (AAV) vector, a lentiviral vector, or a retroviral vector. In particular embodiments, the vector may be a retroviral vector, preferably a lentiviral vector or a non-pathogenic parvovirus. For the purpose of this disclosure, the vector is preferably an AAV vector, having a serotype selected from AAV1, AAV2, AAV2-7m8, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAVrh8, AAV9, AAV10, AAVrh10, AAV11, AAV12, AAVrh74, or AAVdj. More preferably, AAV2-7m8 is used as the vector.

[0067] In yet another aspect, the present disclosure further provides a viral particle, which may comprise or be derived from a viral vector, such as the AAV vector.

[0068] Numerous methods are known in the art for production of viral particles, and in particular AAV particles, including transfection, stable cell line production, and infectious hybrid virus production systems which include adenovirus-AAV hybrids, herpesvirus-AAV hybrids (Conway JE et al., 1997) and baculovirus-AAV hybrids. AAV production cultures for the production of AAV virus particles all require: 1) suitable host cells, including, for example, human-derived cell lines such as HeLa, A549, or 293 cells, or insect-derived cell lines such as SF-9, in the case of baculovirus production systems; 2) suitable helper virus function, provided by wild-type or mutant adenovirus (such as temperature sensitive adenovirus) , herpes virus, baculovirus, or a plasmid construct providing helper functions; 3) AAV rep and cap genes and gene products; 4) a nucleic acid of interest flanked by at least one AAV ITR sequences, e.g., a vector of the invention; and 5) suitable media and media components to support AAV production that are well-known in the art. In practicing the invention, host cells for producing AAV particles include mammalian cells, insect cells, plant cells, microorganisms and yeast. Host cells can also be packaging cells in which the AAV rep and cap genes are stably maintained in the host cell or producer cells in which the AAV vector genome is stably maintained. Exemplary packaging and producer cells are derived from 293 or A549 cells. AAV particles are then purified and formulated using standard techniques known in the art.

[0069] In yet another aspect, the present disclosure further provides a cell, which may comprise the isolated nucleic acid, the vector, or the viral particle as described above. Herein, the cell may be obtained by transforming, transfecting or infecting a host cell with the isolated nucleic acid, the vector, or the viral particle as described above. Herein, the host cell may be any animal cell, plant cell, bacterium cell or yeast. Preferably, the host cell is a mammalian cell or an insect cell. More preferably, the host cell is a human cell. In preferred embodiments, the host cell is a retinal ganglion cell, or a retinal amacrine cell or a Müller cell, depending on the specificity of the promoter sequences used.

[0070] The isolated nucleic acid or vector of the invention may be transferred into host cells using any known technique including, but being not limited to, calcium phosphate-DNA precipitation, DEAE-Dextran transfection, electroporation, microinjection, biolistic, lipofection, or viral infection, and may be maintained in the host cell in an ectopic form or may be integrated into the genome. In preferred embodiments, the isolated nucleic acid or vector of the invention is transferred into the host cell by viral infection, preferably using a viral particle of the invention, more preferably using an AAV particle of the invention.

[0071] In yet another aspect, the present disclosure further provides a pharmaceutical composition, which may comprise the isolated nucleic acid, the vector, the viral particle, or the cell as described above (each typically in a therapeutically effective amount) , and further comprises a pharmaceutically acceptable excipient.

[0072] As used herein, the term “pharmaceutically acceptable” means approved by a regulatory agency or recognized pharmacopeia such as European Pharmacopeia, for use in animals and / or humans. The term “excipient” refers to a diluent, adjuvant, carrier, or vehicle with which the therapeutic agent is administered.

[0073] As is well known in the art, pharmaceutically acceptable excipients are relatively inert substances that facilitate administration of a pharmacologically effective substance and can be supplied as liquid solutions or suspensions, as emulsions, or as solid forms suitable for dissolution or suspension in liquid prior to use. For example, an excipient can give form or consistency, or act as a diluent. Suitable excipients include but are not limited to stabilizing agents, wetting and emulsifying agents, salts for varying osmolality, encapsulating agents, pH buffering substances, and buffers. Such excipients include any pharmaceutical agent suitable for direct delivery to the eye which may be administered without undue toxicity. Pharmaceutically acceptable excipients include, but are not limited to, sorbitol, any of the various tween compounds, and liquids such as water, saline, glycerol and ethanol. Pharmaceutically acceptable salts can be included therein, for example, mineral acid salts such as hydrochlorides, hydrobromides, phosphates, sulfates, and the like; and the salts of organic acids such as acetates, propionates, malonates, benzoates, and the like. Preferably, the composition is formulated to be administered to the eye, in particular by intraocular injection, e.g., by subretinal and / or intravitreal administration. Accordingly, the composition can be combined with pharmaceutically acceptable excipient such as saline, Ringer's balanced salt solution (pH 7.4) , and the like. The pharmaceutical compositions described herein can be packaged in single unit dosages or in multi dosage forms.

[0074] In an embodiment, the pharmaceutical composition comprises a vector or viral particle of the invention, more preferably an AAV vector or particle. In another embodiment, the pharmaceutical composition comprises host cells of the invention, preferably human host cell of the invention, i.e. transformed or transfected with an expression cassette, vector or viral particle of the invention, preferably with an AAV particle. Optionally, the composition comprising host cells may be frozen for storage at any temperature appropriate for storage of the cells. For example, the cells may be frozen at about -20℃--80℃ or any other appropriate temperature. Cryogenically frozen cells may be stored in appropriate containers and prepared for storage to reduce risk of cell damage and maximize the likelihood that the cells will survive thawing. Alternatively, the cells may also be maintained at room temperature of refrigerated, e.g. at about 4℃.

[0075] The amount of pharmaceutical composition to be administered may be determined by standard procedure well known by those of ordinary skill in the art. Physiological data of the patient (e.g. age, size, and weight) and type and severity of the disease being treated have to be taken into account to determine the appropriate dosage. The pharmaceutical composition of the invention may be administered as a single dose or in multiple doses. In a particular embodiment, the composition comprises viral particles of the invention and each unit dosage comprises from 108 to 1013 viral particles, preferably from 109 to 1012 particles.

[0076] The pharmaceutical composition may further comprise one or several additional active compounds such as corticosteroids, antibiotics, analgesics, immunosuppressants, trophic factors, or any combinations thereof.

[0077] In yet another aspects, the present disclosure further provides the use of any of the above therapeutic agents (i.e., the isolated nucleic acid, the vector, the viral particle, the cell, or the pharmaceutical composition as described above) in the preparation of a medicament for the treatment of an ocular disease, in particular, a retinal neurodegenerative disease, and further provides a method using the above therapeutic agents for the treatment of an ocular disease. Herein, the method comprises: introducing any of the above therapeutic agents (i.e., the isolated nucleic acid, the vector, the viral particle, the cell, or the pharmaceutical composition) into eyes of the subject, such that the one or more target genes encoded in the target gene segment of the isolated nucleic acid are specifically expressed in the particular retinal cell types.

[0078] Herein, the ocular disease may be any of hereditary optic neuropathy, compressive optic neuropathy, autoimmune optic neuropathy, diabetic retinopathy, glaucomatous optic neuropathy, arteritic ischemic optic neuropathy, non-arteritic ischemic optic neuropathy, infiltrative optic neuropathy, infectious optic neuropathy, optic neuritis from demyelinating diseases, post-radiation optic neuropathy, retinitis pigmentosa, age-related macular degeneration, Stargardt’s disease, cone-rod dystrophy, Leber’s congenital amaurosis, diabetic retinopathy, retinal detachment, Best’s disease, choroideremia, and carpet-like retinal degeneration. The ocular disease is preferably a retinal neurodegenerative disease.

[0079] According to some embodiments, the retinal neurodegenerative disease is caused by degeneration or death of photoreceptors, and the treatment substantially involves modifying the retinal ganglion cells to express an optogenetic actuator protein. As such, the promoter segment may comprise a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 1-7 or a functional variant thereof, and the target gene segment may encode an optogenetic actuator protein. In preferred embodiments, the promoter segment may comprise SEQ ID NO: 3, and the target gene segment encodes ChRmine (SEQ ID NO: 22) .

[0080] According to some other embodiments, the retinal neurodegenerative disease is caused by degeneration or death of retinal ganglion cells, such as glaucoma, and the treatment substantially involves reprogramming the retinal amacrine cells and optionally Müller cells as well to transdifferentiate into retinal ganglion cells. As such, the promoter segment may comprise a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof, and the target gene segment may encode Atoh7, brn3b, sox4, Isl1 or sox11, or a combination thereof. In preferred embodiments, the target gene segment consist of sox4 (SEQ ID NO: 23) .

[0081] To further illustrate the inventions of the present disclosure, the following two examples are provided. It is to be noted that these examples are for the purpose of illustration only, and shall not be interpreted to impose any limitation to the scope of the present disclosure.

[0082] EXAMPLE 1

[0083] This example relates to the discovery and functional characterization of nucleic acid sequences derived from the regulatory region of the human sox4 gene, which exhibit specific promoter activity in retinal ganglion cells.

[0084] Briefly, a total of eight human sox4 promoter-derived candidate promoter sequences were designed, whose nucleic acid sequences are set forth in SEQ ID NOS: 1-8 and whose schematic domain structures are shown in Table 1.

[0085] Table 1. Sequences and domain structures of the eight human sox4 promoter-derived candidate promoter sequences examined in this example.

[0086] Note: Except for the CMV (SEQ ID NO: 13) , which represents an CMV enhancer exogenously introduced to certain candidate promoter sequences, each of the other domains in the candidate promoter sequences, i.e., CORE (SEQ ID NO: 4) , S1 (SEQ ID NO: 16) , S2 (SEQ ID NO: 17) , S3 (SEQ ID NO: 18) , and S4 (SEQ ID NO: 19) , is from the regulatory region of the human sox4 gene.

[0087] These candidate promoter sequences were each engineered to be operably linked to a reporter gene (i.e., enhanced green fluorescent protein (EGFP) , whose amino acid sequence and nucleic acid sequence are set forth in SEQ ID NOS: 21 and 9, respectively) or the photosensitive ion channel gene (i.e., ChRmine, whose amino acid sequence and nucleic acid sequence are set forth in SEQ ID NOS: 22 and 10, respectively; see WO2020150093) in an adeno-associated viral (AAV) vector to thereby obtain the AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmid (s) and / or the AAV-human sox4 promoter-ChRmine plasmid (s) . The AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmids were then utilized to carry out a series of in vitro (using HEK293T cells) and in vivo experiments (using mouse models) to examine these candidate promoter sequences respectively in terms of the promoter activities (assessed by in vitro transfection of HEK293T cells) , the retinal cell type-specificity of the promoter activities (assessed by intravitreal injection of AAV particles into wildtype C57 mice) , and the effects on the visual functions (assessed by electrophysiological tests including electroretinogram (ERG) and visual evoked potential (VEP) ) . Finally, the AAV-human sox4 promoter-ChRmine plasmid (s) corresponding to certain candidate promoter sequence (s) which showed retinal ganglion cell -specific promoter activity was / were utilized to treat a blind mouse model (C3H) to examine if the specific expression of the photosensitive ion channel protein ChRmine in the retinal ganglion cells could improve or restore the visual pathway from the eye to the brain in the treated animals. Details are provided below.

[0088] Construction of the Expression Vectors

[0089] All eight candidate promoter sequences (SEQ ID NOS: 1-8) were synthesized by Nanjing Genscript Biotechnology Co., Ltd. The reporter gene EGFP was cloned into an AAV2 expression vector driven by each candidate promoter sequence, to thereby obtain a corresponding AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmid (see FIG. 2) .

[0090] Validation of Promoter Activity in HEK293T Cells

[0091] HEK293T cells (human embryonic kidney cell line) were transfected in vitro with all eight AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmids. After 2 days, the confocal imaging results (see FIG. 3) indicated that, with the exception of the plasmid with Promoter #1-8 (SEQ ID NO: 8) , the transfection of which caused substantially no EGFP expression in host cells, all other seven plasmids (i.e. with Promoter #1-1, #1-2, #1-3, #1-4, #1-5, #1-6 and #1-7, corresponding to SEQ ID NOS: 1-7 respectively) could induce an efficient EGFP expression, with Promoter #1-3 (SEQ ID NO: 3) and #1-7 (SEQ ID NO: 7) reaching the highest efficiency, followed by Promoter #1-1 (SEQ ID NO: 1) and #1-2 (SEQ ID NO: 2) , and with Promoter #1-4 (SEQ ID NO: 4) , #1-5 (SEQ ID NO: 5) and #1-6 (SEQ ID NO: 6) having the lowest, yet still decent levels of, efficiency. These results indicate that the seven candidate promoter sequences (i.e. Promoter #1-1, #1-2, #1-3, #1-4, #1-5, #1-6 and #1-7) , but not Promoter #1-8, have the promoter potential to drive the expression of certain target genes, particularly in humans.

[0092] Validation of Promoter Activity in Mice

[0093] The AAV particles (AAV2 / 7m8, whose nucleotide sequence is set forth in SEQ ID NO: 20) carrying AAV-human sox4 promoter-EGFP for all of the above seven promoter sequences, i.e. Promoter #1-1, #1-2, #1-3, #1-4, #1-5, #1-6 and #1-7, were respectively produced by OBiO Technology (Shanghai) Corp., Ltd. Wild-type C57 mice (12 weeks old, male) were administered via intravitreal injection at a dose of 1.5 x 109 VG / eye (1.5 μL, 1 x 1012 VG / mL) . After 2 weeks, the imaging results showed efficient expression of EGFP in retinal ganglion cells (RGCs) with their axons converging at the optic nerve, for all seven promoter sequences (FIG. 4A) . Because Promoter #1-3 (SEQ ID NO: 3) gave a relatively best transfection and infection result among the seven candidate promoter sequences, it underwent more in-depth characterizations. As further shown by the comparison results between Promoter #1-3 and SNCG promoter (see FIG. 4B) , the infection efficiency in RGCs for Promoter #1-3 was approximately 43%, which was approximately 50%more than the infection efficiency for the SNCG promoter (FIG. 4C) . Further imaging result showed that the expression of EGFP in the retinal ganglion cells (RGCs) was efficient and relatively specific (see FIG. 4D and FIGS. 5A-5B) . Expression was also observed in retinal amacrine cells (FIG. 5B, as indicated by the dashed box) , but not in other retinal cell types.

[0094] Effects of Promoter-Driven Reporter Gene Expression on ERG and VEP in Mice

[0095] Using the AAV particles carrying AAV-human sox4 promoter-EGFP plasmid for Promoter #1-3, wild-type C57 mice were administered via intravitreal injection. After >7 weeks, ERG and VEP tests were conducted. The results showed that expression of the reporter gene driven by this promoter did not cause changes in the waveform or amplitude of the mouse ERG (a-wave + b-wave; FIGS. 6A and 6C) or VEP (N1) (see FIGS. 6B and 6D) . This indicates that, when using this promoter to express a target protein in retinal ganglion cells, the promoter activity itself is safe, independent of the protein gene factors.

[0096] Promoter-Driven ChRmine Expression Restores Visual Pathway in the Eyes of Blind C3H Mice

[0097] To examine whether the above candidate promoter sequences can drive the retinal ganglion cell-specific expression of the photosensitive ion channel ChRmine (nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 10) such that the visual functions in subjects with retinal neurodegenerative diseases are improved, AAV particles (AAV2 / 7m8) carrying AAV-human sox4 promoter-ChRmine (for Promoter #1-3) were produced by OBiO Technology (Shanghai) Corp., Ltd. Seven weeks after intravitreal injection of AAV particles into blind C3H mice, ERG data were collected using two light intensities (0.1 cd·s / m2 and 2 cd·s / m2) . The experimental group expressing ChRmine showed detectable ERG signals (specific b-wave from retinal intermediate layer cells, such as bipolar cells) at both light intensities, with stronger ERG signals at higher light intensity, consistent with normal physiological phenomena (see FIG. 7) . FIG. 7 (left) shows the ERG signal of the positive control group (i.e. normal C57 mice) . FIG. 7 (middle) shows the signal of the control group (i.e. blind C3H mice injected with control AAV lacking the ChRmine gene) . FIG. 7 (right) shows the signal of the experimental group (i.e. blind C3H mice injected with AAV containing the ChRmine gene) . This indicates that retinal ganglion cells in C3H mice, after expressing the photosensitive ion channel protein ChRmine (using the vector AAV-human sox4 promoter-ChRmine as provided in this present disclosure) , gained the ability to sense exogenous light, restoring the visual pathway in the eye.

[0098] ChRmine Expression Restores the Eye-Brain Visual Pathway in Blind C3H Mice

[0099] Following the above results, recording electrodes were subsequently inserted into the visual cortex of the treated mouse brain for VEP testing (visual evoked potential) . It was found that blind C3H mice expressing ChRmine exhibited detectable neural impulses in the visual cortex (see FIG. 8; figure legends can reference those in FIG. 7) . This indicates that blind C3H mice can utilize this promoter to express ChRmine in retinal ganglion cells, thereby improving and restoring the entire visual pathway from the eye to the brain.

[0100] EXAMPLE 2

[0101] This example relates to the discovery and functional characterization of nucleic acid sequences derived from the regulatory region of the human Lgr5 gene, which mainly exhibit specific promoter activity in retinal amacrine cells and Müller cells.

[0102] Briefly, the retinal amacrine cell-specific expression of Lgr5 was first determined by means of a mouse model. Then two human Lgr5 promoter-derived candidate promoter sequences (SEQ ID NOS: 11 and 12, corresponding to Promoter #2-1 and Promoter #2-2 respectively) were designed, whose schematic domain structures are shown in Table 2.

[0103] Table 2. Sequences and domain structures of the two human Lgr5 promoter-derived candidate promoter sequences examined in this example.

[0104] Note: SEQ ID NO: 13 ( "CMV" ) represents an CMV enhancer exogenously introduced to certain candidate promoter sequences; SEQ ID NO: 11 ( "CORE" ) and SEQ ID NO: 12 are each from the regulatory region of the human Lgr5 gene.

[0105] These two candidate promoter sequences were each engineered to be operably linked to the EGFP reporter gene (whose amino acid sequence and nucleic acid sequence are set forth in SEQ ID NOS: 21 and 9, respectively) or the human sox4 gene (i.e. Sox4 or hSOX4, whose amino acid sequence and nucleic acid sequence are set forth in SEQ ID NOS: 23 and 15, respectively) in an adeno-associated viral (AAV) vector to thereby obtain the AAV-human Lgr5 promoter-EGFP plasmid (s) . The AAV-human Lgr5 promoter-EGFP plasmids were then utilized to carry out a series of in vitro (using HEK293T cells) and in vivo experiments (using mouse models) to examine these candidate promoter sequences respectively in terms of the promoter activities (assessed by in vitro transfection of HEK293T cells) , the retinal cell type-specificity of the promoter activities (assessed by intravitreal injection of AAV particles into wildtype C57 mice) , and the effects on the visual functions (assessed by ERG and VEP tests) . Then the candidate promoter sequence that demonstrated good retinal amacrine cell-specificity (i.e. SEQ ID NO: 11) in the previous promoter activity tests was further modified with a CMV enhancer (SEQ ID NO: 13) to thereby form Promoter #2-3 (SEQ ID NO: 14) , which was used to construct the AAV-human Lgr5 promoter-hSOX4-P2A-EGFP plasmid. The plasmid were finally utilized to treat a glaucoma mouse model to examine if the specific expression of the transcription factor hSOX4 in retinal amacrine cells could improve or restore the visual pathway from the eye to the brain in the treated animals. Details are provided below.

[0106] Validation of Lgr5 Gene Expression in Mouse Retina

[0107] The Lgr5EGFP-IRES-CreERT2 mouse strain and the Rosa26CAG-LSL-tdTomato mouse strain were purchased from Jackson Laboratory. These two strains were crossed to obtain the Lgr5EGFP-IRES-CreERT2; Rosa26CAG-LSL-tdTomato model mice. All mice were housed in an SPF-grade animal facility with a 12-hour light / 12-hour dark cycle. Mice approximately 8 weeks old were gavaged with tamoxifen (0.2 mg / g body weight) 4 times, after which amacrine cells in the retina expressed green fluorescent protein (EGFP) and red fluorescent protein (tdTomato) , resulting in yellow fluorescence (see FIG. 9A and FIG. 9B) . As shown by the imaging results in FIG. 9B, the retinal amacrine cells were labeled with yellow fluorescence (see the inner nuclear layer) , indicating the retinal amacrine cell-specific expression of the Lgr5 gene.

[0108] Construction of Expression Vector

[0109] Two candidate promoter sequences from the regulatory region of human Lgr5 gene (i.e. Promoter #2-1 and Promoter #2-2, corresponding to SEQ ID NOS: 11 and 12 respectively) were synthesized by Nanjing GenScript Biotechnology Co., Ltd. The reporter gene EGFP was cloned into an AAV2 expression vector driven by each candidate promoter sequence, to thereby obtain a corresponding AAV-human Lgr5 promoter-EGFP construct (FIG. 10) .

[0110] Validation of Promoter Activity in HEK293T Cells

[0111] HEK293T cells were transfected in vitro with each of the AAV-human Lgr5 promoter-EGFP plasmids. Imaging after 2 days revealed that while the plasmid with Promoter #2-1 (SEQ ID NO: 11) caused efficient expression of the reporter gene EGFP in cells transfected therewith (see FIG. 11) , substantially no EGFP expression was observed in cells transfected the plasmid with Promoter #2-2 (SEQ ID NO: 12) , indicating that Promoter #2-1, but not Promoter #2-2, has the promoter potential to drive the expression of certain target genes, particularly in humans.

[0112] Validation of Promoter Activity in Mice

[0113] AAV particles (AAV2-7m8) of AAV-human Lgr5 promoter-EGFP were produced by OBiO Technology (Shanghai) Corp., Ltd. Wild-type C57 mice (12 weeks old, male) were administered intravitreal injections at a dose of 1.5x109 viral particles (VG)  / eye (1.5 μl, 1x1012 VG / ml) . Specifically, mice were anesthetized by intraperitoneal injection of a mixture of ketamine (80 mg / kg) and xylazine (8 mg / kg) . After anesthesia, 2.5%phenylephrine hydrochloride eye drops were applied to dilate the pupils, and 0.5%proparacaine hydrochloride eye drops were used for brief surface anesthesia. A small hole was punctured at the corneal margin with a sterile needle to release aqueous humor and reduce intraocular pressure. A 34-gauge needle was used to inject 1.5 μl of AAV viral particle suspension into the vitreous cavity. After 2 weeks, the imaging results showed efficient and relatively specific expression of EGFP in retinal amacrine cells (see FIG. 12A, indicated by the thin arrow) and Müller cells (see FIG. 12A, indicated by the thick arrow) . Confocal imaging of retinal flat mounts (FIG. 12B) and optic nerves (FIG. 12C) further showed only minimal EGFP expression in the retinal ganglion cells (RGCs) . Thus, these results indicated that Promoter #2-1 shows relatively high promoter specificity in retinal amacrine cells and Müller cells, and no promoter activity in RGCs.

[0114] Additional validation experiments were further carried out by means of the vector AAV-human Lgr5 promoter-hSOX4-P2A-EGFP (see FIG. 13, which utilizes Promoter #2-3) . Expression of the human sox4 gene (Sox4 or hSOX4, with nucleic sequence of SEQ ID NO: 15) was induced under Promoter #2-3, with the reporter gene EGFP indicating its expression. AAV particles (AAV2 / 7m8) were produced by OBiO Technology (Shanghai) Corp., Ltd . Wild-type C57 mice (12 weeks old, male) were administered intravitreal injections at a dose of 1.5x109 viral particles (VG)  / eye (1.5 μl, 1x1012 VG / ml) , following the same anesthesia and injection procedures as described above. After 2 weeks, the imaging results (see FIG. 14) similarly showed efficient and relatively specific expression of hSOX4 in retinal amacrine cells (indicated by thin arrows) and Müller cells (indicated by thick arrows) .

[0115] Effects of Promoter-Driven Reporter Gene Expression on Mouse ERG and VEP

[0116] Wild-type C57 mice were administered with intravitreal injections of AAV particles containing the AAV-human Lgr5 promoter-EGFP plasmid (with Promoter #2-1) , and subjected to ERG and VEP tests after more than 7 weeks. Specifically, C3H mice treated for 7 weeks were dark-adapted for 12 hours and anesthetized with intraperitoneal injection of Zoletil (25 mg / kg) and xylazine (2.5 mg / kg) . A drop of 2.5%phenylephrine hydrochloride eye drops was applied to dilate the pupils. Corneal electrodes were placed in contact with the cornea, with reference electrodes fixed near the tail and eyelids, and ERG data (a-wave + b-wave) were collected using a light intensity of 0.1 cd·s / m2. Subsequently, recording electrodes were inserted into the visual cortex of the mouse brain for VEP testing. The results showed that expression of the reporter gene driven by this promoter did not cause significant changes in the waveform or amplitude of mouse ERG (a-wave + b-wave) or VEP (N1) (see FIG. 15) , indicating that the promoter activity itself is safe when expressing target proteins in retinal amacrine cells or Müller cells, independent of other factors.

[0117] Therapeutic Efficacy of Human Sox4 Delivered by AAV in Glaucomatous C57 Mice

[0118] A glaucoma mouse model was established by inducing retinal ganglion cell damage through elevated intraocular pressure using the ischemia-reperfusion (I / R) method. Briefly, transient elevation of intraocular pressure was achieved by anterior chamber perfusion with saline, reducing blood flow to the optic disc, causing structural and functional damage, leading to irreversible axonal breakage in retinal ganglion cells and inducing glaucoma. The retinal ischemia-reperfusion method is described as follows: Mice were anesthetized with intraperitoneal injection of 1%sodium pentobarbital (10 μl / g) . A drop of 2.5%phenylephrine hydrochloride eye drops was applied to dilate the pupils. Under a stereomicroscope, the mouse head was elevated to the level of the corneal limbus, and a drop of 0.5%proparacaine hydrochloride eye drops was applied for brief surface anesthesia. A 7-gauge scalp needle connected to a saline infusion tube was inserted into the anterior chamber, and the saline height was raised to 150 cm above the eye (to prevent saline leakage from the puncture site; leakage indicated a failed procedure, requiring a new mouse) . This caused cessation of retinal blood flow (ischemia) and loss of the red fundus reflex. The needle was removed after 60 minutes. This procedure led to degeneration of nearly all retinal ganglion cell axons and death of a small number of other retinal neurons. After retinal ischemia-reperfusion, AAV particles of AAV-human Lgr5 promoter-hSOX4-P2A-EGFP were administered to the glaucomatous mouse model as described above. Seven weeks later, light-dark box passive avoidance tests were conducted. Briefly, test mice were placed on one side of a box, and simultaneous light and electric stimulation (5 seconds) were applied to the box floor. If the mouse had good vision, it could escape to the adjacent box through a connecting hole. The procedure was repeated in the other box, and the process was recorded for 3 minutes. The probability of successful avoidance was calculated. As shown in FIG. 16, compared to the control group of glaucomatous C57 mice, glaucomatous C57 mice treated with AAV-human Lgr5 promoter-hSOX4-P2A-EGFP showed a significantly increased success rate (～45%compared with ～10%in the untreated control) in avoiding electric stimulation, indicating that expression of human Sox4 in the retina of glaucomatous mice using the human Lgr5 promoter can partially, yet significantly restore vision in these mice.

[0119] Sequence Information:

[0120] References:

[0121] Altschul SF, et al., Nucleic Acids Res. 1997 Sep 1; 25 (17) : 3389-402.

[0122] Altschul SF, et al., FEBS J. 2005 Oct; 272 (20) : 5101-9.

[0123] Basic Local Alignment Search Tool (https:  / / blast. ncbi. nlm. nih. gov)

[0124] Chen M, et al. Aging Cell. 2015 Aug; 14 (4) : 635-43.

[0125] Conway, J E et al., (1997) Virology 71 (11) : 8780-8789

[0126] Needleman SB and Wunsch CD, J Mol Biol. 1970 Mar; 48 (3) : 443-53.

[0127] Smith TF and Waterman MS, J Mol Biol. 1981 Mar 25; 147 (1) : 195-7.

[0128] Xu D, et al. Neural Regeneration Research 18 (5) : p1124-1131, May 2023.

Claims

1.An isolated nucleic acid, comprising:a promoter segment, comprising one or a combination of:a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; anda nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto;anda target gene segment encoding one or more target genes, wherein the target gene segment is operably linked to the promoter segment;wherein:when the isolated nucleic acid is introduced in retinal cells, the promoter segment specifically leads to the expression of the one or more target genes in at least one of, but not all, retinal cell types.2.The isolated nucleic acid of claim 1, wherein the promoter segment comprises a first segment, the first segment comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, wherein the at least one of the retinal cell types comprise a retinal amacrine cell type.3.The isolated nucleic acid of claim 2, wherein the promoter segment further comprises a first enhancer operably linked to the first segment, wherein the first enhancer comprises at least one of a cytomegalovirus (CMV) enhancer, a simian virus 40 (SV40) enhancer, an elongation factor 1α (EF1α) enhancer, a ubiquitin C (UbC) enhancer, or a locus control region (LCR) enhancer.4.The isolated nucleic acid of claim 3, wherein the first enhancer comprises an CMV enhancer, comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.5.The isolated nucleic acid of claim 4, wherein the promoter segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14.6.The isolated nucleic acid of any one of claims 2-5, wherein the at least one of the retinal cell types further comprise a Müller cell type.7.The isolated nucleic acid of any one of claims 2-5, wherein the at least one of the retinal cell types do not comprise a retinal ganglion cell type.8.The isolated nucleic acid of claim 1, wherein the promoter segment comprises a second segment, the second segment comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto, wherein the at least one of the retinal cell types comprise a retinal ganglion cell type.9.The isolated nucleic acid of claim 8, wherein the promoter segment further comprises a third segment operably linked to the second segment at a 5'-end thereof, wherein the third segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 16 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.10.The isolated nucleic acid of claim 8 or 9, wherein the promoter segment further comprises a fourth segment operably linked to the second segment at a 3'-end thereof, wherein the fourth segment comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 17 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.11.The isolated nucleic acid of any one of claims 8-10, wherein the promoter segment further comprises a second enhancer operably linked to the second segment, wherein the second enhancer comprises at least one of a cytomegalovirus (CMV) enhancer, a simian virus 40 (SV40) enhancer, an elongation factor 1α (EF1α) enhancer, a ubiquitin C (UbC) enhancer, or a locus control region (LCR) enhancer.12.The isolated nucleic acid of claim 11, wherein the second enhancer comprises an CMV enhancer, comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 13 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.13.The isolated nucleic acid of claim 8, wherein the promoter segment comprises the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 1-7.14.The isolated nucleic acid of any one of claims 1-14, wherein the one or more target genes in the target gene segment encode at least one polypeptide, at least one non-coding nucleic acid, or a combination thereof.15.The isolated nucleic acid of claim 14, wherein the at least one polypeptide comprises at least one transcription factor, at least one therapeutic protein, at least one optogenetic actuator protein, or at least one reporter protein, wherein:the at least one transcription factor comprises Atoh7, Brn3b, Sox4, Isl1, Sox11, or a combination thereof;the at least one therapeutic protein comprises MT-ND4, MT-ND1, MT-ND6, MT-CYB, MT-CO3, MT-ND5, MT-ND2, MT-COI, MT-ATP6, MT-ND4L, OPA1, OPA3, OPA7, ACO2, a neurotrophic factor, an anti-apoptotic protein, an anti-angiogenic factor, an anti-inflammatory factor, rod-derived cone viability factor (RdCVF) , or a combination thereof;the at least one optogenetic actuator protein comprises ChRmine, rhodopsin, photopsin, melanopsin, pineal opsin, parietopsin, VA opsin, peropsin, neuropsin, encephalopsin, a retinal pigment epithelium-derived rhodopsin homolog, a microbial opsin, a vertebrate opsin recruiting Gi / o signaling, a channelrhodopsin from Chlamydomonas microalgae, a halorhodopsin, an archaeal rhodopsin, a bacterial rhodopsin, a fungal opsin, or a combination thereof; andthe at least one reporter gene comprises a fluorescent protein, a calcium indicator, alkaline phosphatase, β-galactosidase, β-lactamase, horseradish peroxidase, or a combination thereof.16.The isolated nucleic acid of claim 15, wherein the target gene segment comprises a polynucleotide sequence encoding Sox4, wherein the translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.17.The isolated nucleic acid of claim 18, wherein the target gene segment comprises a polynucleotide sequence encoding ChRmine, wherein the translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.18.The isolated nucleic acid of claim 20, wherein the target gene segment comprises a polynucleotide sequence encoding EGFP, wherein the translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 21 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.19.The isolated nucleic acid of claim 14, wherein the at least one non-coding nucleic acid comprises an siRNA, an shRNA, a RNAi, a miRNA, an antisense RNA, a ribozyme, a deoxyribozyme, or a combination thereof.20.A vector, comprising an isolated nucleic acid according to any one of claims 1-19.21.The vector of claim 20, wherein the vector is based on a viral vector.22.The vector of claim 21, wherein the viral vector is selected from an adenoviral vector, an adeno-associated viral (AAV) vector, a lentiviral vector, or a retroviral vector.23.The vector of claim 22, wherein the viral vector is an adeno-associated viral (AAV) vector, having a serotype selected from AAV1, AAV2, AAV2-7m8, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV7, AAV8, AAVrh8, AAV9, AAV10, AAVrh10, AAV11, AAV12, AAVrh74, or AAVdj.24.The vector of claim 23, wherein the AAV vector is AAV2 or AAV2-7m8.25.The vector of claim 21, wherein the viral vector is selected from a Moloney murine leukemia virus (MoMLV) , MSCV, SFFV, MPSV, or SNV vector, a lentiviral vector derived from human immunodeficiency virus (HIV) , simian immunodeficiency virus (SIV) , feline immunodeficiency virus (FIV) , bovine immunodeficiency virus (BIV) , or equine infectious anemia virus (EIAV) , a simian virus 40 (SV-40) vector, a bovine papillomavirus vector, an Epstein-Barr virus vector, a herpesvirus vector, a vaccinia virus vector, a Harvey murine sarcoma virus vector, a murine mammary tumor virus vector, or a Rous sarcoma virus vector.26.The vector of claim 20, wherein the vector is based on a non-viral vector, selected from a plasmid, a liposome, a polymer-based nanoparticle, or an mRNA vector.27.A viral particle, comprising or derived from a vector according to any one of claims 21-25.28.A cell, comprising an isolated nucleic acid according to any one of claims 1-19, a vector according to any one of claims 20-26, or a viral particle according to claim 27.29.A pharmaceutical composition, comprising:an isolated nucleic acid according to any one of claims 1-19, a vector according to any one of claims 20-26, a viral particle according to claim 27, or a cell according to claim 28; anda pharmaceutically acceptable excipient.30.Use of an isolated nucleic acid according to any one of claims 1-19, of a vector according to any one of claims 20-26, of a viral particle according to claim 27, of a cell according to claim 28, or of a pharmaceutical composition according to claim 29, in preparation of a medicament for the treatment of an ocular disease.31.The use of claim 30, wherein the ocular disease is characterized as a retinal neurodegenerative disease.32.The use of claim 31, wherein the retinal neurodegenerative disease is pathologically caused by degeneration or death of photoreceptors, wherein the at least one of the retinal cell types comprises a retinal ganglion cell type, wherein in the isolated nucleic acid,the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; andthe one or more target genes encoded in the target gene segment comprise at least one optogenetic actuator protein.33.The use of claim 32, wherein the promoter segment comprises a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 1-3 and 5-7 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.34.The use of claim 33, wherein the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3.35.The use of any one of claims 32-34, wherein the at least one optogenetic actuator protein comprises ChRmine, and the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.36.The use of any one of claims 32-35, wherein the retinal neurodegenerative disease is retinitis pigmentosa or age-related macular degeneration.37.The use of claim 31, wherein the retinal neurodegenerative disease is pathologically caused by degeneration or death of retinal ganglion cells, wherein the at least one of the retinal cell types comprises a retinal amacrine cell type and further optionally comprises a Müller cell type, wherein in the isolated nucleic acid,the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; andthe one or more target genes encoded in the target gene segment are capable of, once ectopically expressed, inducing the retinal amacrine cell type and optionally the Müller cell type to transdifferentiate into a retinal ganglion cell type.38.The use of claim 37, wherein the one or more target genes in the target gene segment comprise Atoh7, brn3b, sox4, Isl1 or sox11, or a combination thereof.39.The use of claim 38, wherein the one or more target genes in the target gene segment consist of sox4, wherein the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product of the polynucleotide sequence comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.40.The use of any one of claims 37-39, wherein the retinal neurodegenerative disease is glaucoma.41.A method for treating an ocular disease in a subject in need thereof, wherein the ocular disease is characterized as a retinal neurodegenerative disease, the method comprising a step of:introducing the isolated nucleic acid according to any one of claims 1-19, the vector according to any one of claims 20-26, the viral particle according to claim 27, the cell according to claim 28, or the pharmaceutical composition according to claim 29, into eyes of the subject, such that the one or more target genes encoded in the target gene segment of the isolated nucleic acid are specifically expressed in the at least one of the retinal cell types.42.The method of claim 41, wherein the retinal neurodegenerative disease is pathologically caused by degeneration or death of photoreceptors, wherein the at least one of the cell types comprises a retinal ganglion cell type, wherein in the isolated nucleic acid,the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 4 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; andthe one or more target genes encoded in the target gene segment comprise at least one optogenetic actuator protein.43.The method of claim 42, wherein the promoter segment comprises a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NO: 1-3 and 5-7 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.44.The method of claim 43, wherein the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3.45.The method of any one of claims 42-44, wherein the at least one optogenetic actuator protein comprises ChRmine, and the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.46.The method of any one of claims 42-45, wherein the retinal neurodegenerative disease is retinitis pigmentosa or age-related macular degeneration.47.The method of claim 41, wherein the retinal neurodegenerative disease is pathologically caused by degeneration or death of retinal ganglion cells, wherein the at least one of the cell types comprises a retinal amacrine cell type, and optionally further comprises a Müller cell type, wherein in the isolated nucleic acid,the promoter segment comprises a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto; andthe one or more target genes encoded in the target gene segment are capable of, once ectopically expressed, inducing the retinal amacrine cell type and optionally the Müller cell type to transdifferentiate into a retinal ganglion cell type.48.The method of claim 47, wherein the one or more target genes in the target gene segment comprise Atoh7, brn3b, sox4, Isl1 or sox11, or a combination thereof.49.The method of claim 48, wherein the one or more target genes in the target gene segment consist of sox4, wherein the target gene segment comprises a polynucleotide sequence whose translation product comprises an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 or a functional variant thereof having at least 80%identity thereto.50.The method of any one of claims 47-49, wherein the retinal neurodegenerative disease is glaucoma.

Images