Согласно новому исследованию, подавление гена Nrl у мышей предотвращает потерю клеток из-за дегенеративных заболеваний сетчатки. Полученные данные могут привести к новым методам лечения для предотвращения потери зрения из-за болезней человека, таких как пигментный ретинит. Исследование было проведено учеными из Национального института глаз (NEI), входящего в состав Национального института здоровья, и было опубликовано сегодня в Интернете в журнале Nature Communications.
Ткань в задней части глаза, называемая сетчаткой, содержит два типа клеток, которые преобразуют свет в электрические сигналы, посылаемые в мозг. Стержневые фоторецепторы обеспечивают зрение при тусклом свете, а конические фоторецепторы обеспечивают цветовое зрение и способность видеть при хорошем освещении. Генетические мутации затрагивают в основном палочки, что приводит к куриной слепоте, такой как пигментный ретинит. Однако, поскольку стержни также обеспечивают жизненно важную структурную и пищевую поддержку колбочек, дисфункция стержней или смерть могут привести к дегенерации колбочек и слепоте.
В серии исследований Ананд Сваруп, доктор философии.D., руководитель лаборатории нейродегенерации и восстановления NEI и его команда спросили, могут ли спасательные стержни предотвратить потерю колбочек, тем самым сохраняя дневной свет и цветовое зрение.
Во время развития Nrl определяет, становится ли клетка-предшественник фоторецептора палочкой или колбочкой. В предыдущих исследованиях Сваруп и его коллеги показали, что у мышей, у которых отсутствует ген Nrl, развиваются сетчатки только колбочек. Другие исследователи показали, что если экспрессия Nrl подавляется в палочках зрелых мышей, клетки приобретают конусообразные свойства и выживают, несмотря на мутации гена палочки.
"Доказательства подсказывают нам, что уговоры стержней стать более конусообразными путем выбивания Nrl было потенциальной стратегией подавления мутаций, которые в противном случае привели бы к дегенерации стержней," сказал Сваруп. "Следовательно, соседние колбочки останутся функциональными и жизнеспособными."
Чтобы проверить эту стратегию, исследователи использовали новую технологию редактирования генома под названием CRISPR, что означает кластерные короткие палиндромные повторы с регулярными интервалами. CRISPR подобен молекулярной паре ножниц, которую можно запрограммировать для точного вырезания определенной последовательности ДНК.
Постдокторант NEI и первый автор исследования, Вэньхань Юй, Ph.D., разработал метод применения CRISPR в фоторецепторах. Его стратегия использует аденоассоциированный вирус (AAV) в качестве носителя или вектора для введения CRISPR в клетки сетчатки. Ю протестировал этот инструмент редактирования генома для удаления гена Nrl у мышей дикого типа и трех различных моделей дегенерации сетчатки у мышей. Измеряя экспрессию генов и исследуя клетки сетчатки, исследователи подтвердили, что палочки стали более похожими на конусы, как и предполагалось. Хотя эти конусообразные стержни не могли обнаруживать свет, они выжили и улучшили выживаемость соседних колбочек.
Во всех трех моделях мышей дегенерация палочек была предотвращена или замедлена, хотя меньший эффект был достигнут, когда терапия была введена у более старых животных. Важно отметить, что преимущество было очевидным во всех трех моделях, независимо от конкретного генного дефекта у мыши.
"В отличие от традиционной генной терапии, при которой нормальный ген вводится для замены дефектного гена, этот подход может лечить дегенерацию сетчатки, вызванную множеством мутантных генов," объяснил Чжицзянь Ву, доктор философии.D., руководитель ядра глазной генной терапии NEI и старший автор исследования.
Прежде чем терапия будет готова для клинических испытаний, необходимы дополнительные исследования. Безопасность CRISPR еще предстоит установить, и необходима информация о его возможных побочных эффектах. Тем не менее, эти результаты подтверждают концепцию лечения дегенеративных заболеваний сетчатки на основе CRISPR.