Naukowcy z National Institutes of Health (NIH) opracowali krople do oczu, które rozszerzają widzenie w modelach zwierzęcych grupy dziedzicznych chorób, które prowadzą do postępującej utraty wzroku u ludzi, znanych jako pigmentosa siatkówki. Krople do oczu zawierają mały fragment pochodzący z białka wytwarzanego przez ciało i znaleziony w oku, znany jako czynnik pochodzący z nabłonka pigmentowego (PEDF). PEDF pomaga zachować komórki w siatkówce oka. Raport na temat badania jest opublikowany w Communications Medicine.
„Chociaż nie jest lekarstwo, to badanie pokazuje, że krople do oczu oparte na PEDF mogą spowolnić postęp różnych zwyrodnieniowych chorób siatkówki u zwierząt, w tym różnego rodzaju zapalenie siatkówki pigmentosa i zwyrodnienie plamki i funkcji związanych z wiekiem na sucho w instytucie oka i starszym autora badania. „Biorąc pod uwagę te wyniki, cieszymy się, że możemy rozpocząć próby tych kropli do oczu u ludzi”.
Wszystkie zwyrodnieniowe choroby siatkówki mają wspólny stres komórkowy. Podczas gdy źródło stresu może się różnić – dziesiątki mutacji i wariantów genów powiązano z zapaleniem siatkówki Pigmentosa, AMD i innych zaburzeń – wysoki poziom stresu komórkowego powodują stopniowe utratę funkcji i umierają komórki siatkówki. Postępująca utrata komórek fotoreceptorów prowadzi do utraty wzroku i ostatecznie ślepoty.
Poprzednie badania z laboratorium Becerry ujawniły, że w modelu myszy naturalne białko PEDF może pomóc w komórkach siatkówki w powstrzymaniu skutków stresu komórkowego. Jednak pełne białko PEDF jest zbyt duże, aby przejść przez zewnętrzne tkanki oka, aby dotrzeć do siatkówki, a pełne białko ma wiele funkcji w tkance siatkówki, co czyni go niepraktycznym jako leczenie. Aby zoptymalizować zdolność cząsteczki do zachowania komórek siatkówki i pomocy cząsteczce dotarcia do tyłu oka, Becerra opracowała serię krótkich peptydów pochodzących z regionu PEDF, który wspiera żywotność komórek. Te małe peptydy mogą poruszać się przez tkanki oczu, aby wiązać się z białkami receptora PEDF na powierzchni siatkówki.
W tym nowym badaniu, prowadzonym przez pierwszego autora Alexandry Bernardo-Colón, zespół Becerra stworzył dwa preparaty z upuszczeniem oczu, z których każde zawierają krótki peptyd. Pierwszy kandydat na peptyd, zwany „17-mer”, zawiera 17 aminokwasów znalezionych w aktywnym regionie PEDF. Drugi peptyd, H105a, jest podobny, ale wiąże się silniej z receptorem PEDF. Peptydy stosowane na myszy jako krople na powierzchni oka stwierdzono w wysokim stężeniu w siatkówce w ciągu 60 minut, powoli zmniejszając się w ciągu następnych 24 do 48 godzin. Ani peptyd nie spowodował toksyczności ani innych skutków ubocznych.
Podawane raz dziennie młodym myszom z chorobą przypominającą pigment siatkówki, H105A spowolniło zwyrodnienie fotoreceptora i utratę wzroku. Aby przetestować krople, badacze wykorzystali specjalnie wyhodowane myszy, które tracą swoje fotoreceptory wkrótce po urodzeniu. Po rozpoczęciu utraty komórek większość fotoreceptorów umiera od tygodnia. Gdy podano krople do oczu peptydów przez ten tygodniowy okres, myszy zatrzymywały do 75% fotoreceptorów i nadal miały silne reakcje siatkówki na światło, podczas gdy ci, którzy biorąc pod uwagę placebo, miały niewiele pozostałych fotoreceptorów i niewielkie widzenie funkcjonalne pod koniec tygodnia.
„Po raz pierwszy pokazujemy, że krople do oczu zawierające te krótkie peptydy mogą przepływać w oko i mieć wpływ terapeutyczny na siatkówkę”-powiedział Bernardo-Colón. „Zwierzęta biorąc pod uwagę peptyd H105A, mają dramatycznie zdrowsze siatkówki, bez negatywnych skutków ubocznych”.
Różnorodne terapie specyficzne dla genów są opracowywane dla wielu rodzajów zapalenia siatkówki, które na ogół zaczynają się w dzieciństwie i postępach przez wiele lat. Te krople do oczu pochodzące z PEDF mogą odgrywać kluczową rolę w zachowaniu komórek podczas oczekiwania na te terapie genowe.
Aby sprawdzić, czy fotoreceptory zachowane przez leczenie kropli do oczu są wystarczająco zdrowe, aby terapia genowa mogła działać, dr Współpraca Valeria Marigo. oraz dr Andrea Bighinati, University of Modena, Włochy, leczyły myszy terapią genową pod koniec tygodniowego schematu kropli do oczu. Terapia genowa z powodzeniem zachowała wzrok przez co najmniej dodatkowe sześć miesięcy.
Aby sprawdzić, czy krople do oczu mogą działać u ludzi – bez faktycznego testowania u ludzi – naukowcy pracowali z dr Natalia Vergara, University of Colorado Anschutz, Aurora, w celu przetestowania peptydów w modelu ludzkiego tkanki siatkówki. Uprawiane w naczyniu z ludzkich komórek tkanki podobne do siatkówki były narażone na chemikalia, które indukowały wysoki poziom stresu komórkowego. Bez peptydów komórki modelu tkanki zmarły szybko, ale w przypadku peptydów tkanki siatkówki pozostały opłacalne. Te ludzkie dane tkanek stanowią kluczowy pierwszy krok wspierający ludzkie próby kropli do oczu.
Badania zostały sfinansowane z programu badań wewnątrzmuralnych NEI. Dodatkowe finansowanie zapewniło zapobieganie Towarzystwu Ślepoty, Fondazione Telethon, Heal-Italia Foundation, Cellsight Development Fund i Research w celu zapobiegania ślepoty.