Studie toont een nieuwe manier om genetische blindheid bij zoogdieren om te keren
Fotoreceptoren zijn dat wel cellen in de netvlies (achterkant van het oog) die, wanneer geactiveerd, een signaal naar de hersenen. Kegelfotoreceptoren zijn noodzakelijk voor zicht overdag, perceptie van kleuren en visuele scherpte. Deze kegeltjes vervallen wanneer oogziekten een later stadium bereiken. Net als onze hersencellen regenereren fotoreceptoren niet, dat wil zeggen dat zodra ze volwassen zijn, ze niet meer delen. De vernietiging van deze cellen kan dus het gezichtsvermogen verminderen en soms zelfs blindheid veroorzaken. Onderzoekers ondersteund door het National Eye Institute van de National Institutes of Health USA hebben met succes genezen aangeboren blindheid in muizen door ondersteunende cellen in het netvlies, Müller glia genaamd, te herprogrammeren en ze om te zetten in staaffotoreceptoren in hun studie gepubliceerd in NATUUR. Deze staafjes zijn een type lichtreceptorcellen die over het algemeen worden gebruikt voor zicht bij weinig licht, maar ze worden ook gezien als bescherming van kegelfotoceptoren. Onderzoekers begrepen dat als deze staafjes inwendig in het oog kunnen worden geregenereerd, dit voor veel ogen een mogelijke behandeling is ziekten waarbij vooral fotoreceptoren worden aangetast.
Het is al lang bekend dat Müller glia een sterk regeneratief potentieel heeft bij andere soorten, zoals de zebravis, wat een geweldig modelorganisme is voor onderzoek. Müller glia delen en regenereren als reactie op letsel aan het amfibieoog bij zebravissen. Ze worden ook omgezet in fotoreceptoren en andere neuronen en vervangen beschadigde of verloren gegaan neuronen. Daarom kunnen zebravissen weer zien, zelfs nadat ze een ernstige verwonding in het netvlies hebben opgelopen. Daarentegen herstellen zoogdierogen zichzelf niet op deze manier. Müller glia ondersteunen en voeden de omliggende cellen, maar ze regenereren neuronen niet in dit tempo. Na een verwonding wordt slechts een zeer klein aantal cellen opnieuw gemaakt, wat misschien niet helemaal nuttig is. Bij het uitvoeren van laboratoriumexperimenten zou Müller glia van zoogdieren die in zebravissen kunnen nabootsen, maar alleen nadat er enige schade aan het netvliesweefsel is aangebracht, wat niet raadzaam is omdat het contraproductief zal zijn. Wetenschappers zochten naar een manier om Müller glia van zoogdieren te herprogrammeren om een staaffotoreceptor te worden zonder het netvlies te beschadigen. Dit zou hetzelfde zijn als het eigen 'zelfherstellende' mechanisme van zoogdieren.
In de eerste stap van de herprogrammering injecteerden onderzoekers de ogen van muizen met een gen dat bèta-catenine-eiwit zou activeren, waardoor Muller glia zich ging delen. In de tweede stap die na enkele weken werd uitgevoerd, injecteerden ze factoren die de nieuw verdeelde cellen stimuleerden om te rijpen tot staaffotoreceptoren. De nieuw gevormde cellen werden vervolgens visueel gevolgd met behulp van een microscoop. Deze nieuwe staaffotoreceptoren die werden gemaakt, waren qua structuur vergelijkbaar met echte en ze konden inkomend licht detecteren. Bovendien werden synaptische structuren of het netwerk gevormd waardoor staafjes verbinding konden maken met andere cellen in het netvlies om signalen naar de hersenen door te geven. Om de functionaliteit van deze staaffotoreceptoren te testen, werden experimenten gedaan bij muizen die leden aan aangeboren blindheid - blind geboren muizen zonder staaffotoreceptoren die werken. Hoewel deze blinde muizen staafjes en kegeltjes hadden, misten ze twee cruciale genen waarmee fotoreceptoren signalen kunnen verzenden. De staaffotoreceptoren ontwikkelden zich op een vergelijkbare manier bij blinde muizen met een vergelijkbare functie als bij normale muizen. Er werd activiteit waargenomen in een deel van de hersenen dat visuele signalen ontvangt wanneer deze muizen aan licht werden blootgesteld. Er waren dus nieuwe staafjes aangesloten om met succes berichten naar de hersenen te verzenden. Er moet nog worden geanalyseerd of nieuwe staafjes zich ontwikkelen en goed functioneren in een ziek oog waar netvliescellen niet goed aansluiten of samenwerken.
Deze aanpak is minder invasief of schadelijk dan andere behandelingen beschikbaar, zoals het inbrengen van stamcellen in het netvlies voor regeneratiedoeleinden, en is een stap voorwaarts op dit gebied. Er zijn experimenten gaande om te beoordelen of blind geboren muizen het vermogen hebben teruggevonden om visuele taken uit te voeren, bijvoorbeeld door een doolhof rennen. Op dit punt lijkt het erop dat muizen licht hebben waargenomen maar geen vormen konden onderscheiden. Onderzoekers zouden deze techniek willen testen op menselijk netvliesweefsel. Deze studie heeft onze inspanningen op het gebied van regeneratieve therapieën bevorderd blindheid veroorzaakt door genetische oogziekten zoals retinitis pigmentosa, leeftijdsgebonden ziekten en verwondingen.
***
{U kunt de originele onderzoekspaper lezen door op de DOI-link hieronder in de lijst met geciteerde bron(nen) te klikken}
Bron (nen)
Yao K et al. 2018. Herstel van het gezichtsvermogen na de novo genese van staaffotoreceptoren in het netvlies van zoogdieren. NATUUR. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0425-3
***
