Korygowanie ślepoty nocnej u psów

W 2015 roku naukowcy ze Szkoły Medycyny Weterynaryjnej w Penn dowiedzieli się, że psy mogą rozwinąć formę dziedzicznej ślepoty nocnej o silnym podobieństwie do stanu u ludzi. W 2019 roku zespół zidentyfikował odpowiedzialny gen.

Dziś w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences donoszą o dużym postępie: terapii genowej, która przywraca noktowizor psom urodzonym z CSNB. Sukces tego podejścia, ukierunkowanego na grupę komórek znajdujących się głęboko w siatkówce, zwanych komórkami dwubiegunowymi ON, stanowi znaczący krok w kierunku opracowania leczenia zarówno dla psów, jak i osób z tym schorzeniem, a także innymi problemami ze wzrokiem, które wiążą się z ON funkcja komórki dwubiegunowej.

Psy z CSNB, które otrzymały pojedynczy zastrzyk terapii genowej, zaczęły wyrażać w siatkówkach zdrowe białko LRIT3 i były w stanie sprawnie poruszać się po labiryncie w słabym świetle. Zabieg wydaje się również trwały, z trwałym efektem terapeutycznym trwającym rok lub dłużej.

„Wyniki tego pilotażowego badania są bardzo obiecujące”, mówi Keiko Miyadera, główny autor badania i adiunkt w Penn Vet. „U osób i psów z wrodzoną stacjonarną ślepotą nocną nasilenie choroby jest stałe i niezmienne przez całe życie. Udało nam się leczyć te psy jako osoby dorosłe, w wieku od 1 do 3 lat. To sprawia, że ​​odkrycia te są obiecujące i istotne dla populacji ludzkich pacjentów, ponieważ teoretycznie moglibyśmy interweniować nawet w wieku dorosłym i zobaczyć poprawę widzenia w nocy”.

We wcześniejszych pracach zespół Penn Vet, współpracując z grupami z Japonii, Niemiec i Stanów Zjednoczonych, odkrył populację psów z CSNB i ustalił, że mutacje w genie LRIT3 są odpowiedzialne za zaburzenia widzenia w nocy. Ten sam gen jest również powiązany z niektórymi przypadkami ludzkiego CSNB.

Ta mutacja wpływa na funkcję dwubiegunowych komórek ON, ale w przeciwieństwie do niektórych chorób powodujących ślepotę, ogólna struktura siatkówki jako całości pozostała nienaruszona. To dało zespołowi badawczemu nadzieję, że dostarczenie normalnej kopii genu LRIT3 może przywrócić widzenie w nocy chorym psom.

Jednak podczas gdy naukowcy z Penn Vet z Wydziału Eksperymentalnych Terapii Siatkówki opracowali skuteczne terapie genowe dla wielu innych zaburzeń ślepoty, żadna z tych wcześniejszych terapii nie była skierowana na komórki dwubiegunowe ON, zlokalizowane głęboko w środkowej warstwie siatkówki.

„Wkroczyliśmy na ziemię niczyją siatkówki z tą terapią genową” – mówi William A. Beltran, współautor i profesor w Penn Vet. „To otwiera drzwi do leczenia innych chorób, które wpływają na komórki dwubiegunowe ON”.

Naukowcy pokonali przeszkodę w celowaniu w te stosunkowo niedostępne komórki dzięki dwóm kluczowym odkryciom. Po pierwsze, poprzez rygorystyczny proces przesiewowy, przeprowadzony we współpracy z kolegami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley pod kierownictwem Johna Flannery’ego oraz z Uniwersytetu w Pittsburghu pod kierownictwem Leah Byrne, zidentyfikowali wektor zdrowego genu LRIT3 , który umożliwiłby leczenie dotrzeć do zamierzonych komórek. Po drugie, sparowali zdrowy gen z promotorem – sekwencją genetyczną, która pomaga zainicjować „odczyt” genu terapeutycznego – który działałby w sposób specyficzny dla komórki.

„Wcześniejsze terapie, nad którymi pracowaliśmy, były ukierunkowane na fotoreceptory lub komórki nabłonka barwnikowego siatkówki” – mówi współautor Gustavo D. Aguirre, profesor Penn Vet. „Ale promotor, którego tu używamy, jest bardzo specyficzny w celowaniu w komórki dwubiegunowe ON, co pomaga uniknąć potencjalnych efektów poza celem i toksyczności”.

Naukowcy podejrzewają, że przywrócenie funkcjonalnego genu LRIT3 umożliwia przechodzenie sygnałów z komórek fotoreceptorowych do komórek dwubiegunowych ON. „ LRIT3 jest wyrażany na czubkach palców tych komórek” – mówi Beltran. „Wprowadzenie tego transgenu zasadniczo pozwala dwóm komórkom na uścisk dłoni i ponowną komunikację”.

Otwarte pytanie brzmi, czy celowanie zarówno w komórki fotoreceptorowe, jak i komórki dwubiegunowe ON może doprowadzić do jeszcze większej poprawy widzenia w nocy. Inne grupy badawcze badające te stany u myszy ukierunkowały terapię na komórki fotoreceptorowe i odkryły, że przywrócono pewne widzenie, co sugeruje możliwą ścieżkę do wzmocnienia efektów terapii genowej.

I chociaż terapia umożliwiła powrót do zdrowia – psy były w stanie poruszać się po labiryncie, gdy ich leczone oko zostało odkryte, ale nie, gdy zostało zakryte – zdrowa kopia genu była wyrażana tylko do 30% komórek dwubiegunowych ON. W dalszych pracach naukowcy mają nadzieję zwiększyć tę absorpcję.

„Odnieśliśmy wielki sukces w tym badaniu, ale widzieliśmy, że niektóre psy lepiej wracają do zdrowia niż inne” – mówi Miyadera. „Chcielibyśmy kontynuować pracę, aby zmaksymalizować korzyści terapeutyczne, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo. Widzieliśmy, że to leczenie jest trwałe, ale czy trwa całe życie po jednym wstrzyknięciu? To jest coś, czego chcielibyśmy się dowiedzieć”.

Zespół planuje również zmienić terapię, aby wykorzystać ludzką wersję genu LRIT3 , co jest niezbędnym krokiem w kierunku przełożenia leczenia na osoby z CSNB z ewentualnym badaniem klinicznym.

Miyadera, Beltran i Aguirre byli współautorami badania z Evelyn Santaną z Penn Vet, Karoliną Roszak, Sommer Iffrig, Yu Sato, Alexą Grey, Aną Ripolles Garcia i Valerie Dufour; Simone Iwabe, Ryan F. Boyd i Joshua T. Bartoe, Charles River Laboratories; oraz University of California, Meike Visel z Berkeley, John G. Flannery i Leah C. Byrne (obecnie na University of Pittsburgh).

Keiko Miyadera jest adiunktem okulistyki na Wydziale Nauk Klinicznych i Medycyny Zaawansowanej Penn Vet.

William Beltran jest profesorem okulistyki na Wydziale Nauk Klinicznych i Medycyny Zaawansowanej Penn Vet oraz dyrektorem Oddziału Eksperymentalnych Terapii Siatkówki .

Gustavo D. Aguirre jest profesorem genetyki medycznej i okulistyki na Wydziale Nauk Klinicznych i Medycyny Zaawansowanej Penn Vet.

Badanie było wspierane przez Fundację Badań Margaret Q. Landenberger, National Eye Institute/National Institute of Health (Grant EY-006855), Foundation Fighting Blindness, Van Sloun Foundation for Canine Genetic Research oraz Sanford and Susan Greenberg End Blindness Outstanding Achievement Prize .