Upptäckten pekar på en ny förståelse för utvecklingen av Stargardts sjukdom

Upptäckten pekar på en ny förståelse för utvecklingen av Stargardts sjukdom

Med hjälp av en ny stamcellsbaserad modell gjord av hudceller fann forskare de första direkta bevisen för att Stargardt-relaterade ABCA4-genmutationer påverkar ett lager av celler i ögat som kallas retinalt pigmentepitel (RPE). Upptäckten ger en ny förståelse för utvecklingen av Stargardts sjukdom och föreslår en terapeutisk strategi för sjukdomen som för närvarande inte kan behandlas. Studien genomfördes vid National Eye Institute (NEI), en del av National Institutes of Health. Resultaten publicerades online idag i Stem Cell Reports.

Denna nya modell kommer att påskynda utvecklingen av behandlingar för Stargardts sjukdom. Vi saknar en behandling för denna sjukdom, delvis för att den är sällsynt. Denna modell skapar teoretiskt sett ett obegränsat utbud av mänskliga celler för studier."

Michael F. Chiang, MD,NEI direktör

Stargardt påverkar cirka 1 av 10 000 människor i USA

Stargardts sjukdom orsakar progressiv förlust av central- och mörkerseende. Synförlust är associerad med den toxiska ackumuleringen av lipidrika avlagringar i RPE, vars primära roll är att stödja och ge näring till de ljuskänsliga fotoreceptorerna i näthinnan. Under normala förhållanden producerar ABCA4-genen ett protein som förhindrar denna giftiga uppbyggnad. Tidigare forskning har visat att Stargardts sjukdom orsakas av en mängd olika mutationer i ABCA4-genen. Mer än 800 ABCA4-mutationer är kända för att vara associerade med ett brett spektrum av fenotyper av Stargardts sjukdom.

Ett sätt som RPE stöder fotoreceptorerna är genom att hysa deras förbrukade yttre segment, vilket håller cellen beskuren och frisk. Vid Stargardts sjukdom tror många forskare att RPE-celler dör efter att ha fått i sig giftiga biprodukter vid intag av yttre segment, och att detta i sin tur leder till fotoreceptordöd och synförlust.

Mycket av den nuvarande förståelsen av Stargardts sjukdom har vunnits genom studiet av musmodeller, som till sin natur är begränsade på grund av den stora genetiska variationen hos sjukdomen hos människor. Med hjälp av en mänsklig RPE-modell kunde NEI-forskare avgöra om ABCA4-genmutationer direkt påverkade RPE oberoende av fotoreceptorer.

För att utveckla modellen tog forskarna hudceller från Stargardt-patienter, omvandlade dem till stamceller och övertalade sedan stamcellerna att differentiera till RPE-celler. När forskarna undersökte det patienthärledda RPE, upptäckte forskarna ABCA4-proteinet på RPE-cellmembranet. De undersökte rollen för ABCA4 i RPE-utveckling genom att använda CRISPR/Cas9-genredigeringstekniken för att generera patienthärledd RPE utan ABCA4, kallad en ABCA4-knockout. De fann att förlust av ABCA4 inte påverkade mognaden av den patienthärledda RPE.

Men när RPE som saknade ABCA4 exponerades för normala (vildtyp) fotoreceptor yttre segment, ackumulerade RPE-cellerna intracellulära lipidavlagringar.

Ytterligare tester av ABCA4-knockouts visade tecken på defekt RPE-lipidmetabolism och en försämrad förmåga att smälta fotoreceptorns yttre segment, vilket ledde till lipidavlagring i RPE-celler.

Detta är den första rapporten som kopplar förlust av ABCA4-funktion i humant RPE till intracellulära lipidavlagringar i dessa celler utan att exponera de yttre segmenten av ABCA4-mutantfotoreceptorn. Med tiden kan dessa lipidavlagringar bidra till RPE-atrofi, vilket leder till fotoreceptordegeneration.

"Vår rapport ger vägledning för en genterapistrategi för att bekämpa RPE", säger studiens huvudutredare Kapil Bharti, Ph.D., huvudutredare vid NEI:s avdelning för okulär- och stamcellsöversättningsforskning. "Våra data tyder på att förutom att korrigera ABCA4 funktionsförlust i fotoreceptorer, måste genterapier också rikta in sig på RPE-celler."

Denna forskning är en del av en större NEI-satsning för att ta itu med den begränsade tillgängligheten av stamcellslinjer från patienten för att studera Stargardts sjukdom. För att övervinna denna barriär initierade NEI ett STGD1 iPSC-bankprogram från patienter med olika ABAC4-mutationer. Dessa celler kommer att göras tillgängliga för allmänheten för mekanistiska och genotyp-fenotypstudier.

Arbetet finansierades av NEI Intramural Research Program.

Källa:

National Institutes of Health

.