De ontdekking wijst op een nieuw begrip van de progressie van de ziekte van Stargardt

De ontdekking wijst op een nieuw begrip van de progressie van de ziekte van Stargardt

Met behulp van een nieuw op stamcellen gebaseerd model gemaakt van huidcellen hebben wetenschappers het eerste directe bewijs gevonden dat Stargardt-gerelateerde ABCA4-genmutaties een laag cellen in het oog aantasten die het retinale pigmentepitheel (RPE) wordt genoemd. De ontdekking biedt een nieuw inzicht in de progressie van de ziekte van Stargardt en suggereert een therapeutische strategie voor de ziekte die momenteel niet kan worden behandeld. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het National Eye Institute (NEI), onderdeel van de National Institutes of Health. De resultaten zijn vandaag online gepubliceerd in Stem Cell Reports.

Dit nieuwe model zal de ontwikkeling van behandelingen voor de ziekte van Stargardt versnellen. We hebben geen behandeling voor deze ziekte, deels omdat deze zeldzaam is. Dit model creëert theoretisch een onbeperkte voorraad menselijke cellen voor onderzoek.”

Michael F. Chiang, MD,NEI-directeur

Stargardt treft ongeveer 1 op de 10.000 mensen in de Verenigde Staten

De ziekte van Stargardt veroorzaakt progressief verlies van centraal en nachtzicht. Verlies van gezichtsvermogen wordt in verband gebracht met de toxische ophoping van lipidenrijke afzettingen in het RPE, waarvan de voornaamste rol het ondersteunen en voeden van de lichtgevoelige fotoreceptoren van het netvlies is. Onder normale omstandigheden produceert het ABCA4-gen een eiwit dat deze toxische opbouw voorkomt. Uit eerder onderzoek is gebleken dat de ziekte van Stargardt wordt veroorzaakt door een verscheidenheid aan mutaties in het ABCA4-gen. Het is bekend dat meer dan 800 ABCA4-mutaties geassocieerd zijn met een breed spectrum van fenotypes van de ziekte van Stargardt.

Eén manier waarop de RPE de fotoreceptoren ondersteunt, is door hun gebruikte buitenste segmenten te huisvesten, waardoor de cel gesnoeid en gezond blijft. Bij de ziekte van Stargardt geloven veel wetenschappers dat RPE-cellen afsterven nadat ze giftige bijproducten hebben ingenomen bij de inname van de buitenste segmenten, en dat dit op zijn beurt leidt tot het afsterven van de fotoreceptor en verlies van gezichtsvermogen.

Een groot deel van het huidige inzicht in de ziekte van Stargardt is verkregen door de studie van muismodellen, die inherent beperkt zijn vanwege de grote genetische variabiliteit van de ziekte bij mensen. Met behulp van een menselijk RPE-model konden NEI-onderzoekers bepalen of ABCA4-genmutaties RPE rechtstreeks beïnvloedden, onafhankelijk van fotoreceptoren.

Om het model te ontwikkelen, namen de onderzoekers huidcellen van Stargardt-patiënten, zetten deze om in stamcellen en overtuigden de stamcellen vervolgens om te differentiëren tot RPE-cellen. Bij het onderzoeken van het van de patiënt afkomstige RPE ontdekten de onderzoekers het ABCA4-eiwit op het RPE-celmembraan. Ze onderzochten de rol van ABCA4 bij de ontwikkeling van RPE door gebruik te maken van de CRISPR/Cas9-genbewerkingstechnologie om van de patiënt afkomstige RPE te genereren zonder ABCA4, een zogenaamde ABCA4-knock-out. Ze ontdekten dat het verlies van ABCA4 geen invloed had op de rijping van de van de patiënt afkomstige RPE.

Toen het RPE zonder ABCA4 echter werd blootgesteld aan normale (wildtype) buitensegmenten van de fotoreceptor, accumuleerden de RPE-cellen intracellulaire lipidenafzettingen.

Verder testen van de ABCA4-knockouts toonde bewijs van een defect RPE-lipidenmetabolisme en een verminderd vermogen om de buitenste segmenten van de fotoreceptor te verteren, wat leidde tot afzetting van lipiden in RPE-cellen.

Dit is het eerste rapport dat het verlies van de ABCA4-functie in menselijke RPE koppelt aan intracellulaire lipidenafzettingen in deze cellen zonder de buitenste segmenten van de ABCA4-mutante fotoreceptor bloot te leggen. Na verloop van tijd kunnen deze lipidenafzettingen bijdragen aan RPE-atrofie, wat leidt tot degeneratie van de fotoreceptoren.

"Ons rapport biedt richtlijnen voor een gentherapie-aanpak om RPE te bestrijden", zegt hoofdonderzoeker Kapil Bharti, Ph.D., hoofdonderzoeker van NEI's afdeling Oculair en Stamcelvertaalonderzoek. “Onze gegevens suggereren dat naast het corrigeren van het functieverlies van ABCA4 in fotoreceptoren, gentherapieën zich ook op RPE-cellen moeten richten.”

Dit onderzoek maakt deel uit van een grotere inspanning van het NEI om de beperkte beschikbaarheid van van patiënten afkomstige stamcellijnen voor het bestuderen van de ziekte van Stargardt aan te pakken. Om deze barrière te overwinnen, startte de NEI een STGD1 iPSC-bankprogramma van patiënten met verschillende ABAC4-mutaties. Deze cellen zullen beschikbaar worden gemaakt voor het grote publiek voor mechanistische en genotype-fenotypestudies.

Het werk werd gefinancierd door het NEI Intramural Research Program.

Bron:

Nationale gezondheidsinstituten

.