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Usando um novo modelo baseado em células-tronco feito de células da pele, os cientistas encontraram a primeira evidência direta de que Stargardt ABCA4 mutações genéticas afetam uma camada de células no olho chamada de epitélio pigmentar da retina (EPR). A descoberta aponta para uma nova compreensão da progressão da doença de Stargardt e sugere uma estratégia terapêutica para a doença, que atualmente carece de tratamento. O estudo foi realizado no National Eye Institute (NEI), parte do National Institutes of Health. As descobertas publicadas online hoje em Relatórios de células-tronco.
“Este novo modelo irá acelerar o desenvolvimento de terapias para a doença de Stargardt”, disse o diretor do NEI Michael F. Chiang, MD “Nós não temos uma terapia para esta doença em parte porque é rara. Este modelo teoricamente cria um suprimento ilimitado de células humanas para estudo. ” Stargardt afeta cerca de 1 em cada 10.000 pessoas nos EUA
A doença de Stargardt causa perda progressiva da visão central e noturna. A perda de visão está associada ao acúmulo tóxico de depósitos ricos em lipídios no EPR, cuja principal função é sustentar e nutrir os fotorreceptores sensíveis à luz da retina. Em condições normais, o ABCA4 gene produz uma proteína que previne esse acúmulo tóxico. Pesquisas anteriores mostraram que a doença de Stargardt é causada por uma variedade de mutações no ABCA4 gene. Mais de 800 mutações ABCA4 são conhecidas por estarem associadas a um amplo espectro de fenótipos da doença de Stargardt.
Uma maneira de o RPE apoiar os fotorreceptores é ingerindo seus segmentos externos gastos, o que mantém a célula podada e saudável. Na doença de Stargardt, muitos cientistas acreditam que as células do EPR morrem depois de adquirir subprodutos tóxicos quando ingerem segmentos externos, e que isso, por sua vez, leva à morte de fotorreceptores e perda de visão.
Grande parte da compreensão atual da doença de Stargardt foi obtida estudando modelos de camundongos, que são inerentemente limitados devido à ampla variabilidade genética da doença em humanos. Com um modelo humano de RPE, os investigadores do NEI foram capazes de determinar se ABCA4 mutações genéticas afetaram diretamente o RPE independente de fotorreceptores.
Para desenvolver o modelo, os pesquisadores pegaram células da pele de pacientes de Stargardt, converteram-nas em células-tronco e, em seguida, persuadiram as células-tronco a se diferenciarem em células RPE. Examinando o RPE derivado do paciente, os pesquisadores detectaram a proteína ABCA4 na membrana celular do RPE. Eles exploraram a função de ABCA4 no desenvolvimento de RPE usando a tecnologia de edição de genes CRISPR/Cas9 para gerar RPE derivado de paciente sem ABCA4, chamado de nocaute ABCA4. Eles descobriram que a perda de ABCA4 não afetou a maturação do RPE derivado do paciente.
No entanto, quando o RPE sem ABCA4 foi exposto a segmentos externos de fotorreceptores normais (tipo selvagem), as células RPE acumularam depósitos de lipídios intracelulares.
Outros testes dos nocautes do ABCA4 mostraram evidências de metabolismo lipídico defeituoso do RPE e uma capacidade prejudicada de digerir os segmentos externos dos fotorreceptores, levando a depósitos de lipídios nas células do RPE.
Este é o primeiro relato em que a perda da função ABCA4 no EPR humano foi associada a depósitos de lipídios intracelulares nessas células, sem exposição aos segmentos externos do fotorreceptor mutante ABCA4. Com o tempo, esses depósitos lipídicos podem contribuir para a atrofia do EPR, levando à degeneração dos fotorreceptores.
“Nosso relatório fornece orientação para uma abordagem de terapia genética para direcionar o RPE”, disse o investigador principal do estudo, Kapil Bharti, Ph.D., investigador sênior da Seção de Pesquisa Translacional de Células-Tronco e Oculares do NEI. “Nossos dados sugerem que, além de corrigir a perda de função do ABCA4 nos fotorreceptores, as terapias genéticas também precisam ter como alvo as células do RPE”.
Esta pesquisa faz parte de um esforço maior do NEI para abordar a disponibilidade limitada de linhas de células-tronco derivadas de pacientes para estudar a doença de Stargardt. Para superar essa barreira, o NEI iniciou um programa bancário STGD1-iPSC de pacientes com diferentes mutações ABAC4. Essas células serão disponibilizadas para a comunidade em geral para estudos mecanísticos e genótipo-fenótipo.
O trabalho foi financiado pelo NEI Intramural Research Program.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por NIH/Instituto Nacional do Olho. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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