En modelos de ratón, la herramienta avanzada de edición de genes reprogramaba barras de fotorreceptores a conos resistentes a las mutaciones
21 de abril de 2017 | Scott LaFee
Utilizando la herramienta de edición de genes CRISPR / Cas9, investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego y Shiley Eye Institute en UC San Diego Health, con colegas en China, reprogramaron los fotorreceptores de varillas mutados para convertirse en fotorreceptores de cono funcionales, invirtiendo la degeneración celular y restauración de la función visual en dos modelos de ratón de retinitis pigmentosa.
Los hallazgos aparecen en la edición en línea anticipada del 21 de abril de Cell Research.
La retinitis pigmentosa (RP) es un grupo de trastornos de la visión hereditarios causados por numerosas mutaciones en más de 60 genes. Las mutaciones afectan a los fotorreceptores de los ojos, células especializadas en la retina que detectan y convierten imágenes de luz en señales eléctricas enviadas al cerebro. Hay dos tipos: células de bastón que funcionan para visión nocturna y visión periférica, y células de cono que proporcionan visión central (agudeza visual) y distinguen el color. La retina humana normalmente contiene 120 millones de células de barra y 6 millones de células de cono.
En RP, que afecta aproximadamente a 100.000 estadounidenses y 1 de cada 4.000 personas en todo el mundo, las mutaciones genéticas específicas de varillas provocan disfunción de las células fotorreceptoras de las varas y degeneran con el tiempo. Los síntomas iniciales son la pérdida de la visión periférica y nocturna, seguidos por la disminución de la agudeza visual y la percepción del color a medida que las células cónicas también comienzan a fallar y mueren. No hay tratamiento para RP. El resultado final puede ser la ceguera legal.
En su investigación publicada, un equipo dirigido por el autor principal Kang Zhang, MD, PhD, jefe de genética oftálmica, director fundador del Instituto de Medicina Genómica y codirector de biomateriales e ingeniería de tejidos en el Instituto de Ingeniería en Medicina, ambos en La Escuela de Medicina UC San Diego, utilizó CRISPR / Cas9 para desactivar un gen maestro de cambio llamado Nrl y un factor de transcripción posterior llamado Nr2e3 .
CRISPR, que significa Repeticiones Palindrómicas Cortas Interespaciadas Regularmente Agrupadas, permite a los investigadores dirigirse a tramos específicos de código genético y editar el ADN en ubicaciones precisas, modificando las funciones de genes seleccionados. Desactivar Nrl o Nr2e3 células de barra reprogramadas para convertirse en células de cono.
"Las células cónicas son menos vulnerables a las mutaciones genéticas que causan RP", dijo Zhang. "Nuestra estrategia fue utilizar la terapia génica para hacer que las mutaciones subyacentes sean irrelevantes, lo que da como resultado la preservación de los tejidos y la visión".
Los científicos probaron su enfoque en dos modelos de ratón diferentes de RP. En ambos casos, encontraron una gran cantidad de células de cono reprogramadas y preservaron la arquitectura celular en las retinas. Las pruebas de electrorretinografía de los receptores conos en ratones vivos muestran una función mejorada.
Zhang dijo que un reciente estudio independiente dirigido por Zhijian Wu, PhD, en el Instituto Nacional del Ojo, parte de los Institutos Nacionales de Salud, también llegó a conclusiones similares.
Los investigadores usaron un virus adenoasociado (AAV) para realizar la terapia génica, y dijeron que esto debería ayudarles a acelerar su trabajo en ensayos clínicos con humanos. "El AAV es un virus del resfriado común y se ha usado en muchos tratamientos exitosos de terapia génica con un perfil de seguridad relativamente bueno", dijo Zhang. "Los ensayos clínicos en humanos podrían planearse pronto después de completar el estudio preclínico. No hay tratamiento para RP así que la necesidad es grande y urgente. Además, nuestro enfoque de reprogramación de células sensibles a la mutación a células resistentes a la mutación puede tener una aplicación más amplia a otras enfermedades humanas, incluido el cáncer ".
Los coautores incluyen: Jie Zhu y Xin Fu, Centro Médico de Mujeres y Niños de Guangzhou; Chang Ming, Duc Ahn Hoang y Wenjun Xiong, City University of Hong Kong; Yaou Duan, Jeffrey Rutgard, Runze Zhang, Wenqui Wang, Daniel Zhang, Edward Zhang y Charlotte Zhang, Shiley Eye Institute, Instituto de Ingeniería en Medicina e Instituto de Medicina Genómica, UC San Diego; Rui Hou, Guangzhou KangRui Biological Pharmaceutical Technology Company; Xiaoke Hao, Cuarta Universidad Médica Militar; y el Eye Gene Therapy Consortium.
La financiación de esta investigación provino, en parte, del Fondo Richard Annesser, el Fondo Dick y Carol Hertzberg, el Programa Nacional de Investigación Básica de China, el Programa de Investigación y Desarrollo de Alta Tecnología de China, el Fondo de Investigación General de Hon Kong y el Plan de Carrera Temprana y Fondo de Ciencia y Tecnología de Shenzhen.
