A New Gene Therapy Strategy for Eye Disease / Una nuova strategia di terapia genica per le malattie degli occhi
A New Gene Therapy Strategy for Eye Disease / Una nuova strategia di terapia genica per le malattie degli occhi
Scientists from Trinity have developed a new gene therapy approach that offers promise for one day treating an eye disease that leads to a progressive loss of vision and affects thousands of people across the globe. The study, which involved a collaboration with clinical teams in the Royal Victoria Eye and Ear Hospital and the Mater Hospital, also has implications for a much wider suite of neurological disorders associated with ageing.
The scientists publish their results today in leading journal, Frontiers in Neuroscience.
Dominant optic atrophy (DOA)
Characterised by degeneration of the optic nerves, DOA typically starts to cause symptoms in patients in their early adult years. These include moderate vision loss and some colour vision defects, but severity varies, symptoms can worsen over time and some people may become blind. There is currently no way to prevent or cure DOA.
A gene (OPA1) provides instructions for making a protein that is found in cells and tissues throughout the body, and which is pivotal for maintaining proper function in mitochondria, which are the energy producers in cells.
Without the protein made by OPA1, mitochondrial function is sub-optimal and the mitochondrial network which in healthy cells is well interconnected is highly disrupted.
For those living with DOA, it is mutations in OPA1 and the dysfunctional mitochondria that are responsible for the onset and progression of the disorder.
The new gene therapy
The scientists, led by Dr Daniel Maloney and Professor Jane Farrar from Trinity’s School of Genetics and Microbiology, have developed a new gene therapy, which successfully protected the visual function of mice who were treated with a chemical targeting the mitochondria and were consequently living with dysfunctional mitochondria.
The scientists also found that their gene therapy improved mitochondrial performance in human cells that contained mutations in the OPA1 gene, offering hope that it may be effective in people.
Dr Maloney, Research Fellow, said:
“We used a clever lab technique that allows scientists to provide a specific gene to cells that need it using specially engineered non-harmful viruses. This allowed us to directly alter the functioning of the mitochondria in the cells we treated, boosting their ability to produce energy which in turn helps protects them from cell damage.
“Excitingly, our results demonstrate that this OPA1-based gene therapy can potentially provide benefit for diseases like DOA, which are due to OPA1 mutations, and also possibly for a wider array of diseases involving mitochondrial dysfunction.”
Importantly, mitochondrial dysfunction causes problems in a suite of other neurological disorders such as Alzheimer’s and Parkinson’s disease. The impacts gradually build up over time, which is why many may associate such disorders with ageing.
Professor Farrar, Research Professor, added:
“We are very excited by the prospect of this new gene therapy strategy, although it is important to highlight that there is still a long journey to complete from a research and development perspective before this therapeutic approach may one day be available as a treatment.
“OPA1 mutations are involved in DOA and so this OPA1-based therapeutic approach is relevant to DOA. However mitochondrial dysfunction is implicated in many neurological disorders that collectively affect millions of people worldwide. We think there is great potential for this type of therapeutic strategy targeting mitochondrial dysfunction to provide benefit and thereby make a major societal impact. Having worked together with patients over many years who live with visual and neurological disorders it would be a privilege to play a role in a treatment that may one day help many.”
Gli scienziati di Trinity hanno sviluppato un nuovo approccio alla terapia genica che offre la promessa per un giorno di trattare una malattia degli occhi che porta a una progressiva perdita della vista e colpisce migliaia di persone in tutto il mondo. Lo studio, che ha coinvolto una collaborazione con i gruppi clinici del Royal Victoria Eye and Ear Hospital e del Mater Hospital, ha anche implicazioni per una serie molto più ampia di disturbi neurologici associati all'invecchiamento.
Gli scienziati pubblicano i loro risultati oggi nella rivista principale, Frontiers in Neuroscience.
Atrofia ottica dominante (DOA)
Caratterizzato dalla degenerazione dei nervi ottici, il DOA inizia tipicamente a causare sintomi nei pazienti nei loro primi anni di età. Questi includono una moderata perdita della vista ed alcuni difetti della visione dei colori, ma la gravità varia, i sintomi possono peggiorare nel tempo ed alcune persone possono diventare cieche. Non esiste attualmente alcun modo per prevenire o curare la DOA.
Un gene ( OPA1 ) fornisce istruzioni per produrre una proteina che si trova nelle cellule e nei tessuti di tutto il corpo e che è fondamentale per mantenere il corretto funzionamento dei mitocondri, che sono i produttori di energia nelle cellule.
Senza la proteina prodotta da OPA1, la funzione mitocondriale non è ottimale e la rete mitocondriale che nelle cellule sane è ben interconnessa è altamente interrotta.
Per coloro che vivono con DOA, sono le mutazioni dell'OPA1 e dei mitocondri disfunzionali che sono responsabili dell'insorgenza e della progressione del disturbo.
La nuova terapia genica
Gli scienziati, guidati dal dott.Daniel Maloney e dalla professoressa Jane Farrar della Trinity's School of Genetics and Microbiology, hanno sviluppato una nuova terapia genica, che ha protetto con successo la funzione visiva dei topi che erano stati trattati con una sostanza chimica mirata ai mitocondri e di conseguenza convivono con disfunzioni dei mitocondri.
Gli scienziati hanno anche scoperto che la loro terapia genica ha migliorato le prestazioni mitocondriali nelle cellule umane che contenevano mutazioni nel gene OPA1, offrendo speranza che possa essere efficace nelle persone.
Il dottor Maloney, ricercatore, ha dichiarato:
"Abbiamo utilizzato una tecnica di laboratorio intelligente che consente agli scienziati di fornire un gene specifico alle cellule che ne hanno bisogno utilizzando virus non dannosi appositamente progettati. Questo ci ha permesso di alterare direttamente il funzionamento dei mitocondri nelle cellule da noi trattate, aumentando la loro capacità di produrre energia che a sua volta aiuta a proteggerle dai danni cellulari.
"In modo interessante, i nostri risultati dimostrano che questa terapia genica basata su OPA1 può potenzialmente fornire benefici per malattie come DOA, che sono dovute a mutazioni OPA1, e forse anche per una più ampia gamma di malattie che coinvolgono la disfunzione mitocondriale".
È importante sottolineare che la disfunzione mitocondriale causa problemi in una serie di altri disturbi neurologici come l'Alzheimer e il morbo di Parkinson. Gli impatti si accumulano gradualmente nel tempo, motivo per cui molti possono associare tali disturbi all'invecchiamento.
Il professor Farrar, professore di ricerca, ha aggiunto:
"Siamo molto entusiasti della prospettiva di questa nuova strategia di terapia genica, sebbene sia importante sottolineare che c'è ancora un lungo viaggio da completare da una prospettiva di ricerca e sviluppo prima che questo approccio terapeutico possa giorno essere disponibile come trattamento.
“Le mutazioni OPA1 sono coinvolte nella DOA e quindi questo approccio terapeutico basato su OPA1 è rilevante per la DOA. Tuttavia la disfunzione mitocondriale è implicata in molti disturbi neurologici che colpiscono collettivamente milioni di persone in tutto il mondo. Riteniamo che ci sia un grande potenziale per questo tipo di strategia terapeutica mirata alla disfunzione mitocondriale per fornire benefici e quindi avere un grande impatto sulla società. Avendo lavorato insieme a pazienti per molti anni che convivono con disturbi visivi e neurologici, sarebbe un privilegio svolgere un ruolo in un trattamento che un giorno potrebbe aiutare molti ".
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