Plus de 3 millions d'Américains souffrent de glaucome, une maladie oculaire grave causant une perte de vision. À l'aide de modèles de cellules souches humaines, des chercheurs de l'Indiana University School of Medicine ont découvert qu'ils pouvaient analyser les déficits au sein des cellules endommagées par le glaucome, avec le potentiel d'utiliser ces informations pour développer de nouvelles stratégies pour ralentir le processus de la maladie.
L'étude, publiée le 11 juin dans Rapports sur les cellules souches, axé sur le ciblage des mutations génétiques au sein des cellules ganglionnaires rétiniennes, qui servent de lien entre l'œil et le cerveau. Les chercheurs ont découvert qu'en différenciant les cellules souches humaines pluripotentes en cellules ganglionnaires rétiniennes, ils étaient capables d'identifier les caractéristiques associées à la neurodégénérescence dans le glaucome.
Une fois que vous avez identifié une cible comme celle-ci – ce qui ne va pas dans les cellules – cela ouvre un certain nombre de possibilités pour le développement éventuel d'approches thérapeutiques, en particulier les approches pharmacologiques pour ralentir et inverser ces phénotypes dégénératifs. «
Jason Meyer, PhD, professeur agrégé de génétique médicale et moléculaire à l'École de médecine IU
L'équipe de chercheurs était dirigée par Meyer, ainsi que les co-premiers auteurs de la publication, Kirstin VanderWall et Kang-Chieh Huang, étudiants diplômés de l'École des sciences de l'IUPUI dans le laboratoire de Meyer, situé au sein du Stark Neurosciences Research Institute. Le laboratoire de Meyer était auparavant situé au sein de l'École des sciences.
Lorsque les cellules ganglionnaires rétiniennes dégénèrent par glaucome, cela entraîne une perte de vision et, éventuellement, une cécité. Les chercheurs de cette étude ont dérivé des cellules souches pluripotentes d'un patient qui avait une forme génétique de glaucome, a déclaré Meyer. Ils ont ensuite différencié les cellules souches en cellules ganglionnaires rétiniennes pour rechercher des déficits de neurodégénérescence.
« L'une des choses les plus puissantes (recherche sur les cellules souches) est que lorsque vous obtenez les cellules d'un patient qui a une base génétique pour une maladie, tous les plans sont là dans l'ADN de la cellule pour développer les caractéristiques de la maladie », a déclaré Meyer. .
Ils ont également utilisé la technologie d'édition de gènes – CRISPR-Cas9 – pour introduire une mutation génétique communément associée au glaucome dans les lignées existantes des cellules souches pour la modélisation de la maladie, ainsi que pour corriger le défaut génétique dans les cellules dérivées de patients.
« Les approches d'édition de gènes CRISPR / Cas9 nous ont non seulement permis d'étudier la maladie, mais en utilisant cette approche, nous avons également pu montrer comment la correction de la mutation génétique a inversé la maladie, démontrant également le potentiel d'approches de thérapie génique », a déclaré Huang.
Meyer a déclaré que l'équipe avait découvert un dysfonctionnement dans le processus d'autophagie, la façon dont le corps élimine les cellules endommagées pour régénérer les cellules saines.
« Nous avons constaté que dans les cellules des patients atteints de glaucome, il y avait des déficits dans ce processus d'autophagie, donc vous aviez trop de déchets cellulaires qui se constituaient », a déclaré Meyer, ajoutant que ces déficits étaient corrélés à la dégénérescence des cellules, ce qui se ratatiner et finalement mourir.
En utilisant un composé pharmaceutique appelé rapamycine – qui est connu pour stimuler le processus d'autophagie – Meyer a déclaré qu'ils avaient constaté que de nombreuses caractéristiques neurodégénératives qu'ils avaient précédemment identifiées ralentissaient et que les cellules semblaient récupérer et sembler plus normales.
Meyer a déclaré que les cellules souches humaines jouent un rôle déterminant dans l'étude des maladies humaines, en particulier la neurodégénérescence. Des études antérieures sur les cellules ganglionnaires rétiniennes et le glaucome en tant que maladie dégénérative utilisant des modèles animaux suggèrent des différences dans la réponse des cellules d'une espèce à l'autre.
« Puisqu'il s'agit de cellules humaines, cela nous donne un modèle plus représentatif pour tester les composés pharmacologiques », a ajouté VanderWall, « et cela nous donne une meilleure idée de la façon dont il pourrait être potentiellement toxique ou non toxique pour les cellules humaines par rapport aux composés testés. chez les animaux. «
Meyer a déclaré avoir identifié une cible dans les cellules – le processus d'autophagie – les travaux en cours du laboratoire se concentreront sur l'analyse des moyens d'utiliser différents types de composés pharmaceutiques pour le traitement du glaucome. Comme c'est le cas pour de nombreuses maladies neurodégénératives, telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson, il y a très peu de traitements, le cas échéant, et aucun remède.
« Il y a un besoin urgent d'essayer d'identifier de nouvelles approches pour traiter ces maladies », a déclaré Meyer. Le soutien financier pour cette recherche a été fourni par le National Eye Institute, le Indiana Department of Health de la moelle épinière et du Brain Injury Research Fund et le Indiana Clinical and Translational Sciences Institute.
La source:
École de médecine de l'Université d'Indiana
Référence de la revue:
VanderWall, K.B., et al. (2020) Les cellules ganglionnaires rétiniennes avec une mutation du glaucome OPTN (E50K) présentent des phénotypes neurodégénératifs lorsqu'ils sont dérivés d'organoïdes rétiniens tridimensionnels. Rapports sur les cellules souches. doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.05.009.
