Sehverlust Patienten mit patientenspezifischen Stammzellen profitieren von personalisierten Gentherapie

Columbia University Medical Center ( CUMC ) Forscher haben einen Weg gefunden , um personalisierte Gentherapien für Patienten mit Retinitis pigmentosa (RP) , einer der führenden Ursache für Sehverlust Entwicklung erstellt. Der Ansatz , der erste seiner Art , nutzt induzierte pluripotente Stammzellen (iPS ) Zelltechnologie zur Hautzellen in Netzhautzellen , die dann als patientenspezifische Modell für Krankheit Studium und präklinischen Tests verwendet zu verwandeln.

Mit diesem Ansatz Forscher um Stephen H. Tsang , MD, PhD, geleitet hat gezeigt, dass eine Form der RP durch Mutationen des Gens MFRP ( Membran Frizzled- related protein ) verursacht stört das Protein, das Zellen der Netzhaut gibt ihre strukturelle Integrität . Sie zeigten auch, dass die Effekte dieser Mutationen mit Gentherapie umgekehrt werden. Der Ansatz könnte möglicherweise verwendet werden , um personalisierte Therapien für andere Formen von RP sowie anderer genetischer Erkrankungen zu schaffen. Das Papier wurde kürzlich in der Online-Ausgabe von Molecular Therapy , der offiziellen Zeitschrift der American Society for Gene veröffentlicht

" Die Verwendung von patientenspezifische Zelllinien für die Prüfung der Wirksamkeit der Gentherapie genau richtig genetisch bedingten Mangel des Patienten stellt einen weiteren Instrument für die Förderung auf dem Gebiet der personalisierten Medizin ", sagte Dr. Tsang , die Laszlo Z. Bito Associate Professor für Augenheilkunde und Associate Professor für Pathologie und Zellbiologie.


Es sind Bilder von normal ( oben) und erkrankten Retinae . Patienten mit MFRP Mutationen , eine Ursache von Retinitis pigmentosa, verlieren die Funktion der meisten Netzhautzellen , insbesondere an der Peripherie der Retina , so dass sie mit stark reduzierter Sicht. Personalisierte Gentherapie, mit iPS-Zellen kann eine Möglichkeit, diese genetische Störung beheben zu bieten.
Bildnachweis: Lab von Stephen H. Tsang , MD, Ph.D. / Columbia University Medical Center

Während RP kann in der Kindheit beginnen , dem Auftreten erster Symptome in der Regel im frühen Erwachsenenalter , beginnend mit Nachtblindheit . Wenn die Krankheit fortschreitet, die Betroffenen verlieren peripheren Sehens . In späteren Stadien , RP zerstört Photorezeptoren in der Makula , die für die Fein zentrale Sehen verantwortlich ist. RP wird geschätzt, dass mindestens 75.000 Menschen in den Vereinigten Staaten und 1,5 Millionen weltweit betroffen sind .

Mehr als 60 verschiedene Gene auf RP in Verbindung gebracht worden , was es schwierig macht Modelle, um die Krankheit zu studieren zu entwickeln. Tiermodelle , obwohl nützlich , nur sehr eingeschränkt möglich , da Unterschiede zwischen den Arten . Die Forscher nutzen auch menschliche Zellen der Netzhaut von der AugenbankenRP studieren. Da diese Zellen spiegeln die Endstufe des Krankheitsprozesses , jedoch zeigen sie wenig darüber, wie die Krankheit entwickelt . Es sind keine menschlichen Gewebekulturmodellender RP, wie es wäre gefährlich, Netzhautzellen von Patienten zu ernten. Schließlich menschlichen embryonalen Stammzellen nützlich RP Forschung sein könnte , aber sie birgt ethischen, rechtlichen und technischen Fragen sind .


Diese AR eimages normaler (oben) und erkrankten Retinae . Patienten mit MFRP Mutationen , eine Ursache von Retinitis pigmentosa, verlieren die Funktion der meisten Netzhautzellen , insbesondere an der Peripherie der Retina , so dass sie mit stark reduzierter Sicht. Personalisierte Gentherapie, mit iPS-Zellen kann eine Möglichkeit, diese genetische Störung beheben zu bieten.
Bildnachweis: Columbia University Medical Center

Der Einsatz von iPS -Technologie bietet einen Weg, um diese Einschränkungen und Bedenken . Forscher können die patienteneigenen Hautzellen zu induzieren , um zu einer grundlegenden , embryonalen Stammzellen artigen Zustand zurückkehrt . Solche Zellen werden "pluripotent ", was bedeutet , dass sie sich in spezialisierte Zellen verschiedener Typen transformiert werden.

In der aktuellen Studie , verwendet das Team CUMC iPS -Technologie, um die Hautzellen vor zwei RP-Patienten genommen zu verwandeln - mit jeweils einem anderen MFRP Mutation - in Netzhautzellen , die Schaffung patientenspezifische Modelle für das Studium der Krankheit und mögliche Therapien zu testen .

Durch Analyse dieser Zellen , fanden die Forscher , dass der primäre Effekt der MFRP Mutationen ist die Regulation von Aktin , das Protein, das das Zytoskelett , das Gerüst, das die Zelle ihre strukturelle Integrität zu stören. "Normalerweise sieht das Zytoskelett wie eine Reihe von miteinander verbundenen Sechsecken ", sagte Dr. Tsang . " Wenn eine Zelle diese Struktur verliert , verliert es seine Fähigkeit zu funktionieren . "


Bei normalen oder Wildtyp , Netzhautzellen (links), bildet das Protein Aktin-Zytoskelett der Zelle , die Schaffung eines internen Stützkonstruktion , die wie eine Reihe von miteinander verbundenen Sechsecken sieht . In Zellen mit MFRP Mutationen (Mitte), versagt diese Struktur zu bilden , zu beeinträchtigen zelluläre Funktion . Bei kranken Netzhautzellen werden mit Gentherapie behandelt werden, um normale Kopien MFRP (rechts) einfügen, werden Zytoskeletts und Funktion der Zelle wiederhergestellt.
Bildnachweis: Lab von Stephen H. Tsang , MD, Ph.D. / Columbia University Medical Center .

Die Forscher fanden heraus, dass MFRP arbeitet zusammen mit einem anderen Gen , CTRP5 und daß ein Gleichgewicht zwischen den zwei Genen ist für den normalen Aktin Regelung erforderlich.

In der nächsten Phase der Studie, verwendet das Team CUMC Adeno-assoziierte Viren ( AAV ), um normale Kopien MFRP in die iPS - Zellen der Netzhaut abgeleitet vorstellen , Funktion der Zellen erfolgreich wiederherzustellen . Die Forscher auch die Gentherapie zu "retten " Mäuse mit RP aufgrund MFRP Mutationen. Laut Dr. Tsang , zeigten die Mäuse, langfristige Verbesserung der Sehfunktion und Restaurierung von Photorezeptor -Nummern.

"Diese Studie liefert sowohl in vitro als auch in vivo Hinweise darauf, dass Sehverlust durch MFRP Mutationen könnten möglicherweise durch AAV Gentherapie behandelt werden ", sagte Co-Autor Dieter Egli , PhD, Assistant Professor für Entwicklungs Zellbiologie ( in der Kinderheilkunde ) an CUMC , der ist auch mit dem New York Stem Cell Foundation angeschlossen.

Dr. Tsang hält diese Vorgehensweise könnte auch verwendet werden, um andere Formen der RP zu untersuchen. "Durch Genom - Sequenzierung Studien haben Hunderte von neuen genetischen Rechtschreibfehler mit RP in Verbindung gebracht ", sagte er . " Aber bis jetzt haben wir nur sehr wenige Möglichkeiten, um herauszufinden, ob diese tatsächlich dazu führen, die Krankheit zu finden, schließlich hatte . Im Prinzip können iPS-Zellen helfen uns, festzustellen, ob diese Gene tun , in der Tat , denn RP, verstehen ihre Funktion , und , entwickeln individuelle Behandlungen . "