Die Gentherapie stellt das Dämmerlichtsehen bei Hunden mit einer angeborenen Form der Nachtblindheit wieder her

Menschen mit angeborener stationärer Nachtblindheit (CSNB) sind nicht in der Lage, Objekte bei schwachem Licht zu unterscheiden. Diese Beeinträchtigung stellt insbesondere bei fehlender künstlicher Beleuchtung oder bei Nachtfahrten eine Herausforderung dar.

Im Jahr 2015 erfuhren Forscher der Penn’s School of Veterinary Medicine, dass Hunde eine Form der erblichen Nachtblindheit entwickeln können, die starke Ähnlichkeiten mit dem Zustand bei Menschen aufweist. 2019 die Mannschaft das verantwortliche Gen identifiziert.

Heute im Tagebuch Proceedings of the National Academy of Sciences, haben sie einen großen Fortschritt gemeldet: eine Gentherapie, die Hunden, die mit CSNB geboren wurden, die Nachtsicht zurückgibt. Der Erfolg dieses Ansatzes, der auf eine Gruppe von Zellen tief in der Netzhaut abzielt, die ON-Bipolarzellen genannt werden, stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung des Ziels dar, eine Behandlung für Hunde und Menschen mit dieser Erkrankung sowie anderen Sehproblemen, die ON betreffen, zu entwickeln Bipolare Zellfunktion.

Hunde mit CSNB, die eine einzelne Injektion der Gentherapie erhielten, begannen, das gesunde LRIT3-Protein in ihrer Netzhaut zu exprimieren, und konnten sich bei schwachem Licht geschickt durch ein Labyrinth navigieren. Die Behandlung scheint auch dauerhaft zu sein, mit einer anhaltenden therapeutischen Wirkung, die ein Jahr oder länger anhält.

„Die Ergebnisse dieser Pilotstudie sind sehr vielversprechend“, sagt Keiko Miyadera, Hauptautorin der Studie und Assistenzprofessorin bei Penn Vet. „Bei Menschen und Hunden mit angeborener stationärer Nachtblindheit bleibt der Schweregrad der Erkrankung ihr ganzes Leben lang konstant und unverändert. Und wir konnten diese Hunde als Erwachsene im Alter zwischen 1 und 3 Jahren behandeln. Das macht diese Ergebnisse vielversprechend und relevant für der menschlichen Patientenpopulation, da wir theoretisch sogar im Erwachsenenalter eingreifen und eine Verbesserung der Nachtsicht sehen könnten.“

In der früheren Arbeit entdeckte das Penn Vet-Team in Zusammenarbeit mit Gruppen aus Japan, Deutschland und den Vereinigten Staaten eine Population von Hunden mit CSNB und stellte fest, dass Mutationen im LRIT3 -Gen waren für die Beeinträchtigung der Nachtsicht der Hunde verantwortlich. Dasselbe Gen wurde auch mit bestimmten Fällen von menschlichem CSNB in ​​Verbindung gebracht.

Diese Mutation beeinträchtigt die Funktion der ON-Bipolarzellen, aber anders als bei einigen Erblindungskrankheiten blieb die Gesamtstruktur der Netzhaut als Ganzes intakt. Das gab dem Forschungsteam Hoffnung, eine normale Kopie der liefern zu können LRIT3 Gen könnte bei betroffenen Hunden die Nachtsicht wiederherstellen.

Doch während Penn Vet-Forscher von der Abteilung für experimentelle Netzhauttherapien wirksame Gentherapien für eine Vielzahl anderer Erblindungsstörungen entwickelt haben, war keine dieser früheren Behandlungen auf die bipolaren ON-Zellen ausgerichtet, die sich tief in der mittleren Schicht der Netzhaut befinden.

„Wir haben mit dieser Gentherapie das Niemandsland der Netzhaut betreten“, sagt William A. Beltran, Co-Autor und Professor bei Penn Vet. „Dies öffnet die Tür zur Behandlung anderer Krankheiten, die sich auf die bipolaren ON-Zellen auswirken.“

Die Forscher überwanden die Hürde, diese relativ unzugänglichen Zellen anzugreifen, mit zwei wichtigen Erkenntnissen. Zunächst identifizierten sie durch einen strengen Screening-Prozess, der in Zusammenarbeit mit Kollegen an der University of California, Berkeley, unter der Leitung von John Flannery, und an der University of Pittsburgh, unter der Leitung von Leah Byrne, durchgeführt wurde, einen Vektor für die Gesunden LRIT3 Gen, das es der Behandlung ermöglichen würde, die beabsichtigten Zellen zu erreichen. Und zweitens koppelten sie das gesunde Gen mit einem Promotor – der genetischen Sequenz, die dabei hilft, das „Lesen“ des therapeutischen Gens einzuleiten – der auf zellspezifische Weise wirken würde.

„Frühere Therapien, an denen wir gearbeitet haben, zielten auf Photorezeptoren oder retinale Pigmentepithelzellen ab“, sagt Co-Autor Gustavo D. Aguirre, Professor für Penn Vet. „Aber der Promotor, den wir hier verwenden, zielt sehr spezifisch auf die ON-Bipolarzellen ab, was dazu beiträgt, potenzielle Off-Target-Effekte und Toxizität zu vermeiden.“

Die Forscher vermuten, dass die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit LRIT3 Das Gen ermöglicht, dass Signale von den Photorezeptorzellen zu den ON-Bipolarzellen gelangen. „LRIT3 wird an den ‚Fingerspitzen‘ dieser Zellen exprimiert“, sagt Beltran. „Die Einführung dieses Transgens ermöglicht es den beiden Zellen im Wesentlichen, sich die Hand zu geben und wieder zu kommunizieren.“

Eine offene Frage ist, ob das gemeinsame Targeting von Photorezeptorzellen und ON-Bipolarzellen zu noch größeren Verbesserungen der Nachtsicht führen könnte. Andere Forschungsgruppen, die diese Zustände bei Mäusen untersuchen, haben die Therapie auf Photorezeptorzellen ausgerichtet und festgestellt, dass ein gewisses Sehvermögen wiederhergestellt werden kann, was einen möglichen Weg zur Verstärkung der Wirkung der Gentherapie nahelegt.

Und während die Therapie eine funktionelle Wiederherstellung ermöglichte – Hunde konnten durch ein Labyrinth navigieren, wenn ihr behandeltes Auge unbedeckt war, aber nicht, wenn es bedeckt war – wurde die gesunde Kopie des Gens nur in 30 % der ON-Bipolarzellen exprimiert. In Folgearbeiten hoffen die Forscher, diese Aufnahme zu steigern.

„Wir hatten großen Erfolg in dieser Studie, aber wir haben gesehen, dass sich einige Hunde besser erholten als andere“, sagt Miyadera. „Wir möchten weiter daran arbeiten, den therapeutischen Nutzen zu maximieren und gleichzeitig die Sicherheit zu gewährleisten. Und wir haben gesehen, dass diese Behandlung dauerhaft ist, aber ist sie nach einer Injektion lebenslang? Das möchten wir herausfinden.“

Das Team plant auch, die Therapie zu ändern, um die menschliche Version des zu verwenden LRIT3 Gen, ein notwendiger Schritt zur Übertragung der Behandlung auf Menschen mit CSNB mit einer eventuellen klinischen Studie.