De weg naar behandeling 14

Interview met professor Xian-Jie Yang van het Stein Eye Institute aan de Universiteit van Californië in Los Angeles

Wil u ons iets vertellen over de achtergrond van uw onderzoek?

In oktober 2023 hadden we een gesprek met Professor Xian-Jie Yang van het Stein Eye Institute aan de Universiteit van Californië in Los Angeles. Professor Yang en haar team voeren basisonderzoek uit naar ADOA, wat betekent dat ze proberen te begrijpen hoe ADOA optreedt en welke mogelijke behandelingen kunnen werken. Op dit moment is haar groep halverwege een onderzoeksproject met als doel ADOA-ziektemodellen te ontwikkelen op basis van pluripotente stamcel (PSC) technologie.

Wil u ons iets vertellen over de achtergrond van uw onderzoek?

Normaal gesproken registreren retinale ganglioncellen (RGC's) in de achterkant van het oog het licht en dragen ze het signaal via hun axonen over naar de hersenen, die de oogzenuw vormen om het netvlies met de hersenen te verbinden. De RGC's zijn de cellen die daadwerkelijk worden beschadigd door ADOA en leiden tot verlies van het gezichtsvermogen, daarom zijn RGC's de cellen die moeten worden aangepakt bij het zoeken naar een genezing voor ADOA.

Wanneer een menselijk embryo zich ontwikkelt, differentiëren retinale voorlopercellen zich relatief vroeg tijdens de foetale ontwikkeling tot RGC's. RGC's zijn zeldzame cellen in het menselijk netvlies en zijn daarom moeilijk te verkrijgen voor de studie van ADOA. Recente ontwikkelingen in de stamceltechnologie hebben aangetoond dat PSC's in het laboratorium kunnen uitgroeien tot elk type lichaamscellen. Het team van Professor Yang gebruikt PSC's om mini-menselijke netvliezen te laten groeien die ook RGC's kunnen produceren. Deze benadering maakt het mogelijk om ADOA te bestuderen met behulp van menselijke RGC's in het laboratorium en biedt mogelijkheden voor de ontwikkeling van therapieën voor de ziekte.

Het is bekend dat de meeste ADOA wordt veroorzaakt door mutaties in het OPA1-gen. Tot nu toe zijn meer dan 400 mutaties van het OPA1-gen gedetecteerd bij ADOA-patiënten. Een defect OPA1-gen zal leiden tot een OPA1-eiwit dat niet goed functioneert in de mitochondriën, zoals het zou moeten.

Professor Yang en haar team gebruiken bloedmonsters van patiënten met ADOA om PSC's te genereren. Deze stamcellen kunnen vervolgens worden uitgegroeid tot mini-netvliezen, en de resulterende RGC's kunnen genmutaties van de ADOA-patiënten dragen. Vervolgens bestuderen ze de RGC's en testen ze of ze kunnen worden aangepast tot functionerende cellen.

Beantwoordt dit onderzoek de vraag waarom sommige ADOA-patiënten beter zicht hebben dan anderen?

ADOA staat bekend om zijn heterogeniteit. Er kunnen grote verschillen zijn in de ernst van ADOA, zelfs bij patiënten die dezelfde mutatie binnen de familie dragen, kunnen de symptomen variëren. De variabiliteit is waarschijnlijk te wijten aan individuele genetische achtergrondvariaties of omgevingsinvloeden zoals verschillen in metabolisme. Het is nu bekend dat netvliescellen een hoge energievoorziening nodig hebben om te functioneren. Ons onderzoek behandelt de vraag naar variabele ADOA-symptomen niet rechtstreeks.

Een interessant aspect van dit onderzoek is het achterhalen van het ziektemechanisme, wat belangrijk is voor het ontwerpen van therapieën. Een mogelijke verklaring voor OPA1-ADOA is haploïnssuficiëntie, wat betekent dat één kopie van de genen die van hun ouders zijn geërfd niet werkt, terwijl de andere perfect werkt. Een andere mogelijke verklaring kan "dominant negatief" zijn, wat betekent dat het defecte gen de juiste werking van het OPA-eiwit dat afkomstig is van de gezonde kopie van het gen zal verstoren. Een genezing voor de eerste groep is waarschijnlijk gemakkelijker dan voor de tweede en kan eerder beschikbaar zijn. Het kan dus relevant zijn voor patiënten om te weten welke versie ze hebben.

Hoe draagt dit onderzoeksproject bij aan gentherapie?

Om effectieve therapie voor ADOA te ontwikkelen, hebben we een laboratoriumtestsysteem nodig dat de fysiologie van menselijke RGC's weerspiegelt en ons in staat stelt verschillende therapeutica te testen. Onze op stamcellen gebaseerde ADOA-ziektemodellen bieden zo'n systeem. Dit systeem stelt ons in staat om verschillende door OPA1-mutaties veroorzaakte ziektesymptomen te bestuderen, de ziektemechanismen zoals hierboven genoemd vast te stellen en meetbare criteria vast te stellen om te testen of een bepaalde therapie de ziektesymptomen kan corrigeren.

De volgende fase van ons onderzoek richt zich op het ontwikkelen van OPA1-gen-supplementtherapie, die geschikt is voor haploïnssuficiëntie. Deze OPA1-gen-therapie zal aanvankelijk worden getest met behulp van RGC's die zijn afgeleid van stamcellen van patiënten in het laboratorium, om te laten zien dat het de ziektesymptomen redt of corrigeert voordat het uiteindelijk in de kliniek kan worden toegepast.

In het geval van "dominant negatieve" OPA1-mutaties kunnen ze theoretisch worden gecorrigeerd met behulp van CRISPR-gentechnologie. Elk patiënt zal echter individueel moeten worden geëvalueerd en aangepast aan de specifieke genmutatie. Dit zal naar verwachting meer tijd en uitgebreid onderzoek vergen.

Het algehele doel van het onderzoek is om de ziektemechanismen van ADOA verder te bestuderen, manieren vast te stellen om de symptomen te beoordelen in menselijke RGC's afgeleid van stamcellen en potentiële therapieën te testen. Het huidige onderzoek zal over ongeveer een jaar eindigen, en als het succesvol is met de gen-supplementen in de laboratoriummodellen, zullen de onderzoekers verdere financiering zoeken om de volgende fase naar vertaling en uiteindelijk klinische proeven te brengen.