2 miliony przypadków ślepoty prześledzonych w garści genów chorób oczu

Dziedziczne choroby oka stanowią co najmniej 2 miliony przypadków ślepoty na całym świecie. Zidentyfikowano kilkaset genów powodujących chorobę oczu, ale w wielu przypadkach przyczyna jest nieznana, ponieważ nie zidentyfikowano wszystkich genów choroby oczu.

W rezultacie testy genetyczne są w stanie określić jedynie mutację odpowiedzialną za ślepotę tylko u 50–75% niewidomych dzieci i młodych dorosłych.

Jako lekarz okulista i badacz jestem sfrustrowany brakiem terapii dla moich pacjentów genetycznymi formami ślepoty, takimi jak barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, choroba Stargardta i związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej. Aby rozwiązać ten problem, moje laboratorium rozpoczęło badanie genów wymaganych do prawidłowego tworzenia i funkcjonowania oczu. Odkryliśmy 347 genów, które po zmutowaniu powodują ślepotę u myszy laboratoryjnych. Spośród nich 261 nigdy nie było związane z utratą wzroku przed naszym badaniem, które opublikowaliśmy niedawno w czasopiśmie Biologia komunikacji.

Zobacz także: Naukowcy wyhodowali kawałki ludzkich gałek ocznych w naczyniu, aby uratować nasz wzrok

Myszy z nokautem pomagają zidentyfikować więcej genów ślepoty

Naukowcy zidentyfikowali geny chorób oczu pod koniec lat 80. XX wieku, badając rodziny w Stanach Zjednoczonych z dziedzicznymi formami barwnikowego zapalenia siatkówki, chorobą komórek siatkówki zwanych fotoreceptorami prętów u dzieci i młodych dorosłych, co prowadzi do ostatecznej ślepoty. Od tego czasu badano coraz więcej rodzin, aby dodać do listy oślepiających mutacji u ludzi.

Aby dowiedzieć się, które geny powodują ślepotę, skorzystaliśmy z technologii zwanej knockout. Naukowcy opracowują mysz z nokautem, usuwając obie kopie dowolnego pojedynczego genu. To skutecznie usuwa go z genomu myszy. Wynikają z tego nieprawidłowości i dostarczają wskazówek co do funkcji genu „znokautowanego”. Genom myszy jest podobny do ludzkiego i zawiera około 22 000-25 000 genów. Jak dotąd naukowcy na całym świecie znokautowali około 7 000 genów u myszy i proces badania tych myszy jest w toku.

Wynalezienie technologii myszy z nokautem w latach 90. doprowadziło do identyfikacji genów chorób oczu poprzez badanie oczu myszy z ukierunkowanymi delecjami. Międzynarodowe konsorcjum fenotypowania myszy (IMPC), które składa się z kilkunastu ośrodków biologii myszy w Ameryce Północnej, Europie i Azji, ma na celu stworzenie myszy z nokautem dla każdego genu w genomie myszy. IMPC stworzył i dokładnie zbadał ponad 4 364 myszy z nokautem.

Analizując zarejestrowane dane z badań mysich oczu we wszystkich ośrodkach IMPC na całym świecie, moi koledzy i ja odkryliśmy, że 347 z tych myszy z nokautem, z których każda reprezentuje pojedynczy usunięty gen, miało nieprawidłowości w oczach określone przez wyszkolonych ekspertów okulistycznych. Nieprawidłowości czasami dotyczyły przednich struktur oka, takich jak powieki, rogówka i soczewka, a czasami struktur tylnych, takich jak siatkówka i nerw wzrokowy.

Testowanie genów choroby oczu u ludzi

Ponieważ mysie i ludzkie genomy są podobne, jest wysoce prawdopodobne, że te nowo zidentyfikowane geny, jeśli są zmutowane, również powodują ludzkie choroby oczu. Kolejnym krokiem jest zbadanie tych nowo zaangażowanych genów myszy u niewidomych pacjentów. W szczególności przeanalizujemy genomy pacjentów, których wcześniejsze badania genetyczne nie mogły połączyć ich stanu z jednym z wcześniej znanych genów choroby oczu.

Dodanie setek nowych genów chorób oczu w tym badaniu IMPC pomoże lekarzom okulistom takim jak ja na całym świecie zapewnić bardziej precyzyjne diagnozy genetyczne naszym pacjentom. Aby zwalidować te geny u ludzi, planujemy stworzyć panel tych nowych 261 genów, które można przeskanować w poszukiwaniu mutacji.

Co więcej, same myszy nokautowe będą służyć jako publicznie dostępne modele badawcze dla nowo odkrytych genów chorób oczu. Wszystkie te myszy z nokautem są dostępne dla wszystkich badaczy i można je zamówić z repozytorium IMPC w celu przeprowadzenia dodatkowych badań naukowych i odkryć terapeutycznych. Te mysie modele można wykorzystać do testowania nowych leków, terapii genowych i podejść do komórek macierzystych.

Knockout Myszy uczą nas o genetyce

Odkrycia naukowe IMPC szybko poszerzają naszą wiedzę na temat tysięcy genów i cząsteczek, które leżą u podstaw wielu procesów chorobowych u ludzi. W każdym układzie narządów ciała naukowcy odkrywają wiele genów, które nigdy nie były związane z chorobą. Wyniki projektu IMPC, w tym geny chorób oczu, mogą zwiększyć możliwości diagnostyczne i zidentyfikować nowe cele dla nowych terapii.

Zobacz także: Stres może mieć wpływ na twoją wizję, której eksperci od oczu długo ignorują

Mam nadzieję, że lekarze okulistów na głównych uniwersytetach iw ośrodkach okulistycznych będą porównywać naszą listę 261 nowych genów chorób oczu od myszy z sekwencją genetyczną ich ludzkich pacjentów, u których nie stwierdzili mutacji powodującej chorobę.

Mamy nadzieję, że nasza lista genów doprowadzi naszych kolegów do genetycznego sprawcy w wielu przypadkach i dostarczy zarówno specyficznej diagnozy, jak i ścieżki naprzód w kierunku ewentualnego leczenia tych rodzin dotkniętych dziedzicznymi formami ślepoty.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Rozmowie Ala Moshiri. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.