Pierwsze znaczące badanie obejmujące cały genom epigenetyki związanego z wiekiem zwyrodnienia plamki żółtej (AMD) dostarczyło zbioru mechanizmów genetycznych i szlaków odpowiedzialnych za tę chorobę. Opublikowane w Genomika komórki przez naukowców z University at Buffalo, University of Utah, Genentech i innych instytucji, badania te torują drogę do rozwoju potencjalnych środków terapeutycznych.

W badaniu zidentyfikowano 23 znaczące, obejmujące cały genom loci, które znajdują się w miejscach, które są różnie metylowane w AMD, spowodowane czynnikami środowiskowymi lub stylem życia, prowadzącymi do zmiany DNA, bez zmiany faktycznej sekwencji DNA.

„To badanie pokazuje, że po raz pierwszy w całym genomie istotne loci są różnie metylowane dla AMD” – mówi współstarsza i współautorka korespondencji dr Margaret DeAngelis, Ira G. Ross i Elizabeth Olmsted Ross Obdarzony katedrą i profesorem okulistyki w Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences na UB, dodając, że te zmiany genetyczne są specyficzne dla późnej postaci choroby, dla której istnieją bardzo ograniczone metody leczenia.

Naukowcy odkryli 1000 różnie eksprymowanych genów, z których niektóre stanowią potencjalne cele dla leków. Stwierdzono, że dwa nowe geny odgrywają główną mechanistyczną rolę w patofizjologii choroby.

Korzystając z podejścia biologii systemowej, naukowcy scharakteryzowali ekspresję, metylację i dostępność chromatyny zarówno w normalnej, jak i chorej tkance ludzkiej. Wykorzystali różnorodne techniki, w tym masowe sekwencjonowanie RNA, profilowanie metylacji DNA w oparciu o macierze, sekwencję pojedynczego jądra RNA i sekwencję pojedynczego jądra ATAC, aby przeanalizować regulację genów z różnych perspektyw.

DeAngelis wyjaśnia, że ​​odkrycia są szczególnie istotne, ponieważ opierają się na badaniach przeprowadzonych na ściśle fenotypowanej pośmiertnej tkance oka zdrowych osób i tych, którzy mieli AMD.

Unikalne biorepozytorium

Badania, będące wynikiem współpracy branżowej, opierają się na unikalnym biorepozytorium pośmiertnej tkanki oka zebranej w ciągu ostatniej dekady.

„Ta praca nie byłaby możliwa bez pomocy społeczności i hojnych ludzi, którzy są gotowi poświęcić swoje oczy na badania”, mówi DeAngelis. „Podobnie jak w przypadku innych oślepiających stanów, nie ma modeli zwierzęcych, które mogłyby w pełni zrekapitulować AMD, ponieważ architektura ludzkiego oka jest wyjątkowa, podobnie jak biologia. Dlatego potrzebujemy dostępu do tkanek faktycznie dotkniętych chorobą jako pierwszego kroku w celu odkrycia mechanizmów choroby.

„Tylko dzięki zrozumieniu mechanizmów chorobowych można opracować odpowiednie terapie” – kontynuuje. „Praca, którą prezentujemy, trwała ponad 10 lat i była wynikiem szybkiego zbierania tkanek pośmiertnych w połączeniu z rygorystycznym fenotypowaniem”.

DeAngelis wyjaśnia, że ​​ponieważ degradacja ludzkiej tkanki zaczyna się tak szybko, bardzo ważne jest, aby oczy dawcy były nie tylko szybko pozyskiwane, ale również przetwarzane i fenotypowane tak szybko, jak to możliwe. Jest to szczególnie ważne, ponieważ naukowcy muszą oddzielić prawdziwą patofizjologię choroby od naturalnych procesów śmierci właściwych dla tkanek pobranych pośmiertnie. Oznaczało to opracowanie wymagającego i pracochłonnego harmonogramu dyżurów 24/7 dla DeAngelis i jej współpracowników.

„Dopracowaliśmy i opublikowaliśmy znormalizowany protokół sekcji i fenotypowania przy użyciu multimodalnego podejścia do obrazowania, podobnego do obrazowania przeprowadzanego na żywych pacjentach, co czyni nasze repozytorium wyjątkowym” – mówi.

DeAngelis wyjaśnia, że ​​większość dotychczasowych zestawów danych dotyczących AMD jest ukierunkowana w kierunku siatkówki nerwowej, nie oddziela siatkówki plamki żółtej od siatkówki obwodowej, ma długie odstępy czasu pośmiertnego i ma bardzo ograniczone informacje dotyczące fenotypowania pośmiertnego obu oczu u danego dawcy.

W obecnym badaniu to biorepozytorium umożliwiło naukowcom przeprowadzenie analizy molekularnej ludzkich tkanek plamki żółtej z 85 dobrze scharakteryzowanych oczu dawcy. Naukowcy scharakteryzowali siatkówkę, nabłonek barwnikowy siatkówki (RPE) i naczyniówkę we wszystkich stadiach choroby.

Choroba ogranicza się do plamki żółtej

Badania pokazują naukowo to, co zdaniem DeAngelisa klinicyści rozumieli od dziesięcioleci. „Pokazujemy, że AMD jest w plamce żółtej” — mówi DeAngelis, zauważając, że samo to jest intrygujące. „Wszystkie inne powszechne choroby oczu (w tym jaskra i retinopatia cukrzycowa) rozprzestrzeniają się po całym oku, więc dlaczego AMD koncentruje się tylko na plamce żółtej?”

DeAngelis i jej liczni współpracownicy zwrócą teraz uwagę na te i inne pytania, które ujawniły te badania – co, jak dodaje, można było osiągnąć jedynie dzięki współpracy.

„Odkrycia naprawdę podkreślają, co można zrobić, gdy przemysł i środowisko akademickie współpracują ze sobą, a naukowcy i klinicyści współpracują ze sobą w sposób synergiczny” – mówi. „Żadna osoba ani grupa nie mogła tego osiągnąć”.