Bei ADOA wird der Sehnerventod normalerweise durch einen Fehler im OPA1-Gen verursacht. Das OPA1-Gen ist für die Produktion des OPA1-Proteins verantwortlich, das für die ordnungsgemäße Funktion der Sehnervenzellen wichtig ist. Es gibt mehrere Forscher, die es geschafft haben, das OPA1-Gen unter Laborbedingungen zu editieren. Dies ist sehr wichtig, da das reparierte Protein sowohl den langsamen Zelltod des Sehnervs als auch die langsame Verschlechterung des Sehvermögens stoppt.

Der leitende Genetiker einer kürzlich durchgeführten Studie, Professor Michael Cheetham vom University College London Institute of Ophthalmology, war bereit, die Studie in Laiensprache zusammenzufassen und zu erklären, was wir von der Forschung erwarten können und wie diese Arbeit letztendlich zu einem Medikament gegen beitragen könnte ADOA.

Können Sie die Forschung laienhaft beschreiben?
Vererbte Veränderungen im OPA1-Gen produzieren ein defektes Protein, was zu einem niedrigeren Energieniveau der Sehnervenzellen und schließlich zum Zelltod führt. Dies ist die Ursache von ADOA. Unser Team korrigierte die Veränderungen im Gen, indem es Stammzellen von Patienten mit der neu entwickelten Geneditierungsmethode CRISPR/CAS9 ableitete. Die Korrektur der Genmutation stellte das Protein wieder her, erhöhte das Energieniveau der Sehnervenzellen und reduzierte den Zelltod unter Laborbedingungen.

Was ist das Fazit der Recherche in ein oder zwei Sätzen?
Die Studie zeigt, dass durch die Korrektur der erblichen Veränderungen im Gen die durch das defekte Protein verursachten Defekte in den Sehnervenzellen verhindert werden können. Wir korrigierten das OPA1-Gen an der Stelle, die die ADOA+-Mutation verursacht und zeigten, dass die Sehnervenzellen tatsächlich nicht absterben.

Können Sie etwas genauer erklären, wie Sie das OPA1-Gen (technisch) bearbeitet haben?
Am häufigsten wird ADOA durch genetische Fehler im OPA1-Gen verursacht. Das OPA1-Gen kodiert für die Produktion eines großen Proteins namens OPA1. Das OPA1-Protein ist eigentlich ein Schalter, der die Energieaktivität der Sehnervenzelle mithilfe eines Faktors namens GTP steuert. Die Veränderungen in OPA1, die ADOA verursachen, sind über das gesamte Gen verstreut, beeinflussen verschiedene Teile des Proteins und bedeuten normalerweise, dass kein Protein hergestellt wird. Manchmal führen falsche Schreibweisen (die Umwandlung einer Art von Baustein in einen anderen) in dem Teil des Proteins, der an GTP bindet, zur Produktion eines defekten Proteins. Das defekte Protein kann dann die Funktion der anderen normalen Kopie des Proteins beeinträchtigen. In diesem Fall können sich bei anderen betroffenen Geweben vielfältigere Symptome entwickeln, dies ist bei Menschen mit ADOA+ der Fall. Auch diese Abweichung im OPA1-Protein haben wir in dieser Studie korrigiert. Dies ist wichtig, da dieser Ansatz nicht nur die zweite benötigte Kopie erzeugt, sondern auch das defekte “schlechte” Protein entfernt und verhindert, dass es eine schlechte Wirkung auf die Sehnervenzelle hat.

Mehrere Mutationen im OPA1-Gen können ADOA verursachen. In dieser Studie haben wir uns jedoch auf einen sehr spezifischen Teil des OPA1-Gens konzentriert, um die OPA1-Proteine ​​zu korrigieren. So funktioniert in erster Linie die von uns verwendete CRISPR-Technologie – ein großer Durchbruch für die Forschung, denn sie erlaubt uns Forschern, fast überall im Genom Veränderungen vorzunehmen. Verwendung eines sogenannten RNA-Leitfadens, der ein Enzym Cas9 anweist, an einer bestimmten Stelle zu schneiden, und einer Reparaturvorlage, die dann den beschädigten Teil des Gens durch einen Prozess namens Homologic Directed Repair (HDR) ersetzt. Diese HDR ist etwas, was Zellen tun, um Fehler in ihrer DNA zu korrigieren, während sie wachsen.

Der Nachteil dieser Methode ist jedoch, dass sie sehr spezifisch ist – dies ist ein Ansatz, der für jede unterschiedliche DNA-Veränderung entwickelt und getestet werden muss. Die gute Nachricht ist, dass wir in letzter Zeit andere Änderungen an OPA1 mit neuen Anleitungen und Reparaturvorlagen vornehmen konnten, aber die Möglichkeit, mehrere oder unterschiedliche Ziele mit derselben Anleitung anzuvisieren, würde bedeuten, dass sie sehr nahe beieinander liegen sollten (und normalerweise .). nicht) so). Einige der ererbten Veränderungen in OPA1 sind jedoch recht häufig, sodass für Menschen mit derselben Anomalie dieselben Tools verwendet werden können.

Allerdings gibt es Versuche, große Genstücke weniger spezifisch zu ersetzen – diese sind jedoch deutlich weniger effizient und wurden in OPA1 noch nicht getestet.

Wie könnten diese Ergebnisse zu einem Medikament gegen ADOA beitragen?
Jetzt haben wir ein System aufgebaut, um Stammzellen des Sehnervs mit veränderten Genen herzustellen. Sie stellen die notwendige Infrastruktur für die weitere Forschung bereit. Wir können diese geneditierten Stammzellen verwenden, um Sehnervenzellen in Laborschalen herzustellen und damit den Krankheitsverlauf in einer menschlichen Sehnervenzelle zu verstehen. Bei der Suche nach einer Behandlung können wir mit diesen geneditierten Stammzellen auch Vergleiche mit den ursprünglichen Patientenzellen anstellen und testen, wie gut eventuelle Therapien wirken. Kurz gesagt, wir sind bereit, Therapien in Biotech-Unternehmen oder anderen akademischen Labors zu testen. Wir können auch versuchen, effiziente Methoden zu entwickeln, um die Veränderungen in Sehnervenzellen zu manipulieren.

Kann dieser Ansatz an echten ADOA-Patienten ausprobiert werden?
Es gibt mehrere technologische Herausforderungen, bevor wir diese Therapie bei lebenden Patienten anwenden können. Echte Sehnervenzellen sind keine Stammzellen, und in dieser Studie erfordert die HDR-Technologie, dass sich die Zellen teilen. Sehnervenzellen eines ADOA-Patienten teilen sich nicht mehr, daher würde dieser Ansatz ohne Modifikationen nicht funktionieren. Wir denken über verschiedene Ansätze nach, um Gene in einer lebenden Sehnervenzelle zu reparieren, aber Wissenschaftler wie wir stehen noch am Anfang einer praktischen Therapie.

Was wir mit Sicherheit wissen, ist, dass das reparierte Gen den Zelltod in Stammzellen stoppen kann, wenn wir das Gen reparieren, und wir hoffen, dass dies auch im Sehnerv passiert.

Verbessert eine solche Genbearbeitung das Sehvermögen oder hilft sie nur den Ganglienzellen der Netzhaut, (viel) länger zu überleben? Kann eine solche Gentherapie also den Sehverlust rückgängig machen oder nur das Sehvermögen stabilisieren?
Dieser Ansatz ähnelt vielen anderen Ansätzen, die derzeit entwickelt und getestet werden – er würde in erster Linie darauf abzielen, den Sehnervenzellen ein längeres Überleben zu ermöglichen. Es ist möglich, dass dabei die verbleibenden Sehnervenzellen besser funktionieren und nicht nur das Sehvermögen stabilisieren. Allerdings kann dieser Ansatz bereits verloren gegangene Zellen nicht ersetzen. Es wäre also für jemanden, der sehr stark von ADOA betroffen ist, von begrenztem Nutzen.

Offenbar ist dies eine sehr spannende Entwicklung, die wir in den nächsten Jahren verfolgen werden!

Von Peter Makai