Çocukluk çağı körlüğünün çaresi gen tedavisi olabilir

ABD'de yer alan Ulusal Sağlık Enstitü’nün bir parçası Ulusal Göz Enstitüsü (NEI) araştırmacıları, erken çocukluk döneminde körlüğe neden olan bir hastalığa karşı gen tedavisi geliştirdi. Gen tedavisi ile bir tür hastalık olan Leber konjenital amaurozunda (LCA) retina hücrelerindeki silia kusurları onarıldı. Hastadan üretilen retina organoidlerini kullanan araştırmacılar, NPHP5 (IQCB1 olarak da adlandırılır) genindeki mutasyonların neden olduğu bir tür LCA'nın, hemen hemen vücudun her hücresinde bulunan prime silyumda ciddi kusurlara yol açtığını keşfettiler. Araştırmacıların in vitro bulguları, primer silyumda bulunan NPHP5 proteininin işlevine ışık tutarak, aynı zamanda körlüğe yol açan bu durum için potansiyel bir tedaviye de işaret etti. Araştırma ekibi, IQCB1/NPHP5 retina organoidlerinde hastalık fenotipini iyileştiren bir adeno-ilişkili virüs (AAV) aracılı gen tedavisi geliştirdiler.

NPHP5 eksikliği, daha hafif formda erken körlüğe neden olur ve daha şiddetli formlarda, birçok hastada retina bozukluğu ile birlikte böbrek hastalığı da görülür. Araştırmacılar bu hastalığa sahip çocuklarda körlüğü önlemeye yardımcı olabilecek ve ek araştırmalarla belki de hastalığın diğer etkilerini tedavi etmesini sağlayacak bir gen terapisi tasarladılar.

NEI Nörobiyoloji Nörodejenerasyon ve Onarım Laboratuvarı araştırmacısı Anand Swaroop, ve araştırma ekibi çalışmayı, "Hastadan türetilen hücreler kullanılarak IQCB1/NPHP5 mutasyonları ile ilişkili silyopatinin in vitro modellenmesi ve kurtarılması" başlığıyla Stem Cell Reports dergisinde yayımladılar. 

LCA, gözün arkasındaki ışığa duyarlı retinanın bozulmasına yol açan nadir bir genetik hastalıktır. En az 25 farklı gendeki kusurlar LCA'ya neden olabilir. LCA'nın bir formu için mevcut bir gen tedavisi varken, hastalığın diğer tüm formlarının tedavisi yoktur.

KÖK HÜCRE ÖRNEKLERİ TOPLANDI

Kamil Kruczek, Zepeng Qu, ve Emily Welby ile Swaroop’tan oluşan araştırma ekibi, çalışmaları için NPHP5 eksikliği olan iki hastadan kök hücre örnekleri topladı. Bu kök hücre örnekleri, doğal retinanın yapısal ve işlevsel özelliklerinin çoğuna sahip olan retina organoidleri ve kültürlenmiş doku kümeleri oluşturmak için kullanıldı. Araştırma ekibi in vitro hastalık modellemesi için, NPHP5-LCA'lı hastalardan dermal fibroblastları elde ettiler, Bu fibroblastlar uyarılmış çok potansiyelli kök hücrelere yeniden programlandı, ve daha sonra  retina pigment epiteli  ve retina organoidlerine farklılaştırıldı. 

Hastadan türetilen retinal organoidler, hastalar tarafından sergilenen genotip ve retina hastalığı sunumunu yakından taklit ettikleri ve ayrıca gen terapileri de dahil olmak üzere terapötik müdahaleleri test etmek için "insan benzeri" bir doku ortamı sağladığı için özellikle değerli bir modeldir. Hastaların kendisinde olduğu gibi, araştırmacılar tarafından geliştirilen retinal organoidler, fotoreseptörlerin dış segmentler olarak adlandırılan kısmının kaybı da dahil olmak üzere fotoreseptörlerde kusurlar gösterdi. Fotoreseptör dış segmenti, neredeyse tüm hayvan hücrelerinde bulunan özel bir primer silyum türüdür.

Sağlıklı bir retinada, fotoreseptör dış segmentleri ışığa duyarlı opsinler içerir. Dış kısım ışığa maruz kaldığında, fotoreseptör beyne giden ve görmeye aracılık eden bir sinir sinyali başlatır. Sağlıklı bir gözde, NPHP5 proteininin, siller içine giren proteinleri filtrelemeye yardımcı olan primer silyumun tabanında kapı benzeri bir yapıda bulunduğuna inanılır. Farelerde yapılan önceki çalışmalarda, NPHP5'in sillerde ifade edildiği gösterilmişti, ancak araştırmacılar, NPHP5'in fotoreseptör silyumdaki tam rolünü henüz bilmiyorlar ve mutasyonların proteinin işlevini nasıl etkilediği tam olarak anlaşılmadı.

Bu çalışmada, araştırmacılar, hastadan türetilen retina organ hücrelerinde düşük NPHP5 proteini seviyelerinin yanı sıra, NPHP5 ile etkileşime giren ve primer silyumun kapısını oluşturan CEP-290 adlı başka bir proteinin de seviyelerinin azaldığını gösterdiler. CEP-290 genindeki mutasyonlar, LCA'nın en yaygın nedenini oluşturur.

Araştırmacılar, bir gen terapisi aracı olarak NPHP5'in işlevsel bir versiyonunu içeren bir AAV vektörünün, retinal organoidler ve dış segmentlerde opsin proteini onarımı yaptığını gösterdiler. Bulgular ayrıca fonksiyonel NPHP5'in primer silyumun kapısını stabilize etmiş olabileceğini de ileri sürmekte.

Hasta kaynaklı retina organoidlerinin AAV-NPHP5 ile tedavi edilmesi, fotoreseptör dış segmentlerinde rodopsin lokalizasyonunu geri kazandırdı. Üstte: DNA (mavi), NPHP5 (kırmızı) ve rodopsin (yeşil) ile boyanmış retinoidler. Aşağıda: Rodopsin için yeşile boyanmış organoid fotoreseptör tabakasının yakından görünümü. [Anand Swaroop ve Kamil Kruczek, Ulusal Göz Enstitüsü]

 KALITSAL RETİNOPATİ İÇİN YENİ YAKLAŞIM

Araştırmacılar, AAV vektörlerini kullanan gen tedavisinin, birçok kalıtsal retinopati için etkili bir tedavi yaklaşımı olarak ortaya çıktığını belirttiler. Araştırma ekibi retina organoidlerindeki fotoreseptör OS kusurlarını AAV aracılı gen terapisi ile kurtarabildiklerini, bu model sistemin silyopatiler için gelecekte yeni tedaviler geliştirmek için  fayda sağlayabileceğine dikkat çekti. Araştırmacıların çalışması bir insan hastalığı modeli ve NPHP5-LCA tedavisi için yol gösteriyor.

Özgün içerik: https://www.cell.com/stem-cell-reports/pdfExtended/S2213-6711(22)00415-5