Odkrycie wskazuje na nowe zrozumienie postępu choroby Stargardta

Odkrycie wskazuje na nowe zrozumienie postępu choroby Stargardta

Korzystając z nowego modelu opartego na komórkach macierzystych utworzonego z komórek skóry, naukowcy znaleźli pierwszy bezpośredni dowód na to, że mutacje genu ABCA4 związane z chorobą Stargardt wpływają na warstwę komórek oka zwaną nabłonkiem barwnikowym siatkówki (RPE). Odkrycie pozwala na nowe zrozumienie postępu choroby Stargardta i sugeruje strategię terapeutyczną w przypadku choroby, której obecnie nie można leczyć. Badanie przeprowadzono w National Eye Institute (NEI), będącym częścią National Institutes of Health. Wyniki opublikowano dzisiaj w Internecie w czasopiśmie Stem Cell Reports.

Ten nowy model przyspieszy rozwój metod leczenia choroby Stargardta. Brakuje nam leczenia tej choroby, po części dlatego, że występuje rzadko. Model ten teoretycznie zapewnia nieograniczoną podaż komórek ludzkich do badań.”

Michael F. Chiang, lekarz medycyny,Dyrektor NEI

Stargardt dotyka około 1 na 10 000 osób w Stanach Zjednoczonych

Choroba Stargardta powoduje postępującą utratę widzenia centralnego i nocnego. Utrata wzroku wiąże się z toksyczną akumulacją bogatych w lipidy złogów w RPE, których podstawową rolą jest wspieranie i odżywianie światłoczułych fotoreceptorów siatkówki. W normalnych warunkach gen ABCA4 wytwarza białko, które zapobiega temu toksycznemu gromadzeniu się. Poprzednie badania wykazały, że chorobę Stargardta wywołują różne mutacje w genie ABCA4. Wiadomo, że ponad 800 mutacji ABCA4 jest powiązanych z szerokim spektrum fenotypów choroby Stargardta.

Jednym ze sposobów, w jaki RPE wspiera fotoreceptory, jest umieszczanie ich zużytych segmentów zewnętrznych, utrzymując komórkę w czystości i zdrowiu. Wielu naukowców uważa, że ​​w chorobie Stargardta komórki RPE umierają po spożyciu toksycznych produktów ubocznych powstałych podczas połykania zewnętrznych segmentów, co z kolei prowadzi do śmierci fotoreceptorów i utraty wzroku.

Większość obecnego zrozumienia choroby Stargardta uzyskano dzięki badaniu modeli mysich, które są z natury ograniczone ze względu na dużą zmienność genetyczną choroby u ludzi. Korzystając z ludzkiego modelu RPE, badacze z NEI byli w stanie ustalić, czy mutacje genu ABCA4 bezpośrednio wpływają na RPE, niezależnie od fotoreceptorów.

Aby opracować model, naukowcy pobrali komórki skóry od pacjentów Stargardt, przekształcili je w komórki macierzyste, a następnie nakłonili komórki macierzyste do różnicowania się w komórki RPE. Badając RPE pochodzący od pacjenta, naukowcy odkryli białko ABCA4 na błonie komórkowej RPE. Zbadali rolę ABCA4 w rozwoju RPE, stosując technologię edycji genów CRISPR/Cas9 w celu wygenerowania RPE pochodzącego od pacjenta bez ABCA4, zwanego nokautem ABCA4. Odkryli, że utrata ABCA4 nie wpływa na dojrzewanie RPE pochodzącego od pacjenta.

Jednakże, gdy RPE pozbawiony ABCA4 został wystawiony na działanie normalnych (typu dzikiego) zewnętrznych segmentów fotoreceptorów, komórki RPE gromadziły wewnątrzkomórkowe złogi lipidowe.

Dalsze badania nokautów ABCA4 wykazały dowody na wadliwy metabolizm lipidów RPE i upośledzoną zdolność do trawienia zewnętrznych segmentów fotoreceptorów, co prowadzi do odkładania się lipidów w komórkach RPE.

Jest to pierwszy raport łączący utratę funkcji ABCA4 w ludzkim RPE z wewnątrzkomórkowymi złogami lipidów w tych komórkach bez eksponowania zewnętrznych segmentów zmutowanego fotoreceptora ABCA4. Z biegiem czasu te złogi lipidowe mogą przyczyniać się do atrofii RPE, prowadząc do zwyrodnienia fotoreceptorów.

„Nasz raport zawiera wytyczne dotyczące podejścia do terapii genowej w celu zwalczania RPE” – powiedział główny badacz, dr Kapil Bharti, główny badacz Wydziału Badań nad Translacją Oczną i Komórkami Macierzystymi NEI. „Nasze dane sugerują, że oprócz korygowania utraty funkcji ABCA4 w fotoreceptorach, terapie genowe muszą również być ukierunkowane na komórki RPE”.

Badania te stanowią część większych wysiłków NEI mających na celu rozwiązanie problemu ograniczonej dostępności linii komórek macierzystych pochodzących od pacjentów do badania choroby Stargardta. Aby pokonać tę barierę, NEI zainicjowało program bankowy STGD1 iPSC obejmujący pacjentów z różnymi mutacjami ABAC4. Komórki te zostaną udostępnione ogółowi społeczeństwa do badań mechanistycznych i genotypowo-fenotypowych.

Praca została sfinansowana ze środków Programu Badań Stacjonarnych NEI.

Źródło:

Narodowe Instytuty Zdrowia

.