En un nuevo estudio, los investigadores del campus Phil y Penny Knight de la Universidad de Oregón para acelerar el impacto científico utilizaron la alteración del codón de inicio con la edición del gen CRISPR-Cas9 para prevenir la distrofia corneal de Fuchs en ratones. Es el primer uso demostrado de la técnica, denominada disrupción del codón de inicio, para tratar un trastorno genético en el tejido posmitótico y tiene el potencial de revolucionar el tratamiento de la distrofia de Fuchs al reemplazar la necesidad de un trasplante de córnea. También podría conducir a nuevos tratamientos para otras enfermedades genéticas, incluso trastornos que afecten a las células que no se reproducen.
El nuevo artículo, “La interrupción del codón de inicio con CRISPR / Cas9 previene la distrofia corneal endotelial de Fuchs murina”, fue dirigido por el profesor de investigación del Campus Knight Balamurali Ambati y publicado en la revista. La vida.
El documento detalla los resultados de un estudio de 8 años que aborda una enfermedad que afecta aproximadamente a una de cada 2.000 personas en todo el mundo. La distrofia corneal de Fuchs hace que las células endoteliales corneales mueran, provocando una inflamación que puede conducir a una disminución de la visión, dolor, discapacidad visual y ceguera.
“Hay mucha gente trabajando para tratar de evitar que estas células mueran, pero el desafío, en última instancia, es que se trata de células posmitóticas; naces con las células que vas a tener y cuando comienzan a morir, eso se convierte en un problema “, dijo Ambati.
Actualmente, el único tratamiento para la distrofia de Fuchs es el trasplante de córnea, una cirugía mayor con riesgos asociados y numerosas complicaciones potenciales, como infección, rechazo y glaucoma. La enfermedad es la principal causa de trasplante de córnea en los EE. UU., Y aunque el tejido de la córnea está fácilmente disponible en este país, es escaso en gran parte del mundo.
Los investigadores se centraron en un subconjunto de inicio temprano de la enfermedad que suele afectar a pacientes de entre 30 y 40 años. Se concentraron en una mutación de un solo punto en una proteína de colágeno conocida como COL8A2, o cadena alfa 2 de colágeno tipo VIII.
“Lo que se demostró anteriormente fue que si se elimina este gen (COL8A2), las córneas están bien “, dijo Ambati.” Es específicamente esta forma mutante de esta proteína la que está causando el problema “.
Los investigadores buscaron probar si la eliminación de la proteína podría ofrecer una nueva estrategia terapéutica para la enfermedad. Recurrieron a la edición del gen CRISPR-Cas9 para apuntar a la proteína patógena en ratones mutantes adultos, pero enfrentaron el desafío de usar la tecnología en células posmitóticas.
“Con una célula posmitótica, es muy difícil o imposible inducir la recombinación homóloga. Por lo tanto, tenemos que pensar en otras formas de lograr nuestro objetivo”. dijo Hironori Uehara, investigador del laboratorio de Ambati y autor principal del artículo.
Uehara desarrolló un medio innovador para bloquear la expresión del gen COL8A2 dirigiéndose a su codón de inicio. El codón de inicio es el sitio de inicio de la síntesis de proteínas. La interrupción del codón de inicio puede resultar en la terminación de la expresión de la proteína. Dirigirse a otros sitios también puede terminar la expresión de la proteína por cambio de marco, pero puede inducir la expresión de otra proteína no deseada. Cuanto más se dirige uno hacia abajo del codón de inicio, mayor es el riesgo de mutaciones sin sentido que dan como resultado proteínas mutantes viables con actividad desconocida.
“Determinamos que podríamos interrumpir el codón de inicio y, por lo tanto, eliminar la expresión de esa proteína de manera selectiva al administrar esa terapia génica solo en la córnea”, dijo Ambati.
El equipo de investigación administró el tratamiento a través de un adenovirus que codifica SpCas9 y guía el ARN mediante inyección en la cámara anterior del ojo del ratón, que se enfrenta directamente a las células endoteliales de la córnea. En estudios que examinaron la seguridad del tratamiento, determinaron que los tejidos circundantes no se vieron afectados por la terapia génica. Estudiaron otros genes fuera del objetivo para asegurarse de que no se hubieran visto afectados y determinaron que la dosis máxima tolerada era segura para la retina, el iris y otras partes del ojo.
El equipo de investigación demostró que no solo podían preservar la densidad y la estructura de las células endoteliales en la córnea, sino también que podían rescatar su función. Durante las pruebas de rescate funcional en las que se indujo la hinchazón, hicieron algunos descubrimientos secundarios sorprendentes sobre la córnea. La aplicación de agua a la córnea no indujo hinchazón como esperaban los investigadores. En cambio, determinaron que la hinchazón fue inducida por la entrada de humor acuoso en la córnea a través del endotelio corneal (la parte posterior de la córnea) y, por lo tanto, el desafío de la solución hiperosmolar en la superficie de la córnea después de la remoción del epitelio resultó en la mayor hinchazón corneal. .
El equipo de investigación utilizó ratones criados por el Dr. Albert Jun en el Wilmer Eye Institute de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, MD, con una mutación idéntica a la responsable de la distrofia de Fuchs en humanos. Jun fue un autor colaborador del artículo.
El estudio sienta las bases para futuras investigaciones que examinen la viabilidad del uso de la eliminación del gen COL8A2 como terapéutico para la distrofia de Fuchs en animales, primates no humanos y, finalmente, en pruebas clínicas con humanos. Reducir la necesidad de trasplantes de córnea para los pacientes con distrofia de Fuchs podría ayudar indirectamente a otros pacientes que necesitan tejido corneal, dijo Ambati. Los estudios futuros también podrían explorar el impacto de la eliminación de genes mediada por Cas9 para atacar otros trastornos genéticos en células posmitóticas con una mutación de un solo punto, incluidas enfermedades neurológicas, enfermedades inmunes y ciertos trastornos que afectan las articulaciones.
“Está expandiendo potencialmente el grupo de dianas terapéuticas para el sistema CRISPR-Cas a tejidos que no son capaces de división celular”, dijo Ambati.
Fuente:
Referencia de la revista:
Uehara, H., et al. (2021) La alteración del codón de inicio con CRISPR / Cas9 previene la distrofia corneal endotelial de Fuchs murina. eLife. doi.org/10.7554/eLife.55637.
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