Vista e dintorni

I modelli di cellule staminali rivelano i segreti del #glaucoma

Ricercatori australiani scoprono marcatori genetici nascosti del glaucoma

Modelli di cellule staminali della retina e del nervo ottico sono stati utilizzati per identificare marcatori genetici precedentemente sconosciuti del glaucoma, in una ricerca condotta congiuntamente da scienziati del Garvan Institute of Medical Research, dell’Università di Melbourne e del Center for Eye Research Australia. I risultati aprono la porta a un nuovo trattamento per il glaucoma, che è la principale causa mondiale di cecità permanente.

“Abbiamo visto come agiscono le cause genetiche del glaucoma nelle singole cellule e come variano nelle diverse persone. I trattamenti attuali possono solo rallentare la perdita della vista, ma questa comprensione è il primo passo verso i farmaci che prendono di mira i singoli tipi di cellule”, afferma il professor Joseph Powell, coautore principale presso il Garvan Institute of Medical Research.

La ricerca, pubblicata oggi sulla rivista Cell Genomics , nasce da una lunga collaborazione tra i centri di ricerca medica australiani per utilizzare modelli di cellule staminali per scoprire le cause genetiche alla base di malattie complicate.

Il glaucoma danneggia le cellule del nervo ottico, la parte dell’occhio che riceve la luce e la invia al cervello. È impossibile prelevare campioni da questa parte dell’occhio in modo non invasivo, il che limita la ricerca.

Invece, per creare campioni per lo studio, i ricercatori hanno prelevato biopsie cutanee da partecipanti con e senza glaucoma. Le cellule della pelle sono state riprogrammate per tornare alle cellule staminali e quindi guidate a diventare cellule retiniche.

Con 110 campioni convertiti con successo, i ricercatori hanno sequenziato più di 200.000 singole cellule per generare “firme molecolari”. Il confronto delle firme con e senza glaucoma ha rivelato componenti genetiche chiave che controllano il modo in cui la malattia attacca la retina.

Lo studio del glaucoma all’interno delle cellule retiniche ha creato un “profilo specifico del contesto” della malattia estremamente complicata, afferma il professor Pébay, co-autore principale.

“Volevamo vedere come il glaucoma agisce specificamente nelle cellule retiniche, piuttosto che in un campione di sangue, per esempio, in modo da poter identificare i meccanismi genetici chiave da prendere di mira. Allo stesso modo, dobbiamo sapere quali variazioni genetiche sono sane e normali, in modo da poterle escludere da un trattamento”, afferma.

In campioni sia sani che malati, i ricercatori hanno identificato 312 varianti genetiche associate alle cellule retiniche bersaglio. Ulteriori analisi hanno trovato 97 cluster genetici legati al danno causato dal glaucoma.

Il terzo autore principale dello studio, il professor Alex Hewitt, afferma che i risultati gettano le basi per la ricerca su nuovi trattamenti per il glaucoma:

“Non solo gli scienziati possono sviluppare farmaci più personalizzati, ma potremmo potenzialmente utilizzare i modelli di cellule staminali per testare centinaia di farmaci in test preclinici. Questo metodo potrebbe anche essere utilizzato per valutare l’efficacia del farmaco in modo personalizzato per valutare se un trattamento per il glaucoma sarebbe efficace per un paziente specifico”.


Gli autori comprimari dello studio sono:

  • Professor Jospeh Powell, Direttore del pilastro Cellular Science, Garvan Institute of Medical Research
  • Professoressa Alice Pébay , Dipartimento di Anatomia e Fisiologia, Dipartimento di Chirurgia, Università di Melbourne
  • Il professor Alex Hewitt, il Center for Eye Research Australia e il Menzies Institute for Medical Research presso l’Università della Tasmania

 

SUL GLAUCOMA

Il glaucoma è la principale causa di cecità in tutto il mondo e si prevede che colpirà circa 80 milioni di persone entro il 2040. Le opzioni terapeutiche sono attualmente estremamente limitate.

La forma più comune di glaucoma (glaucoma primario ad angolo aperto, o POAG) provoca la degenerazione delle cellule gangliari retiniche, che sono neuroni vicino all’occhio interno. Questo porta ad una graduale e irreversibile perdita della vista.

È probabile che la POAG sia ereditata da un genitore ed è una malattia geneticamente molto complessa. L’unico trattamento disponibile è rilasciare la pressione in un occhio colpito, che rallenta la perdita della vista ma non può fermare o invertire il processo.

SULLA PROFILAZIONE DEL GENE

I ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento genetico dell’RNA unicellulare per esaminare le singole cellule, creando una “mappa” genetica molto dettagliata.

Questa ricerca è possibile grazie ai progressi in tre aree chiave: lo sviluppo della tecnologia di sequenziamento unicellulare che mostra le relazioni tra le singole cellule; la capacità di produrre, riprogrammare e differenziare le cellule staminali su larga scala; e progressi nell’apprendimento automatico per analizzare gli incredibili set di dati.

La profilazione di malattie genetiche complicate come il glaucoma migliora la nostra comprensione dei suoi meccanismi sottostanti, delle possibili cause e dei fattori di rischio.

I ricercatori hanno utilizzato una sorta di mappatura genetica che cerca variazioni genetiche che influenzano l’espressione di uno o più geni. L’identificazione di questi geni chiave può essere utilizzata per dedurre ulteriormente come le variazioni genetiche comuni influenzino il glaucoma.

Le indagini genetiche aiutano a costruire modelli umani completi di malattia, che sono cruciali per lo sviluppo di farmaci e le sperimentazioni precliniche. Il successo di questa ricerca mette in evidenza il potere di studi su larga scala che utilizzano modelli di cellule staminali per scoprire nuovi indicatori genetici di malattie specifiche.

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