Транскриптомный анализ AAV

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 19395 (2022) Цитировать эту статью

1700 Доступов

5 Альтметрика

Подробности о метриках

Ретинопатии – многофакторные заболевания со сложными патологиями, которые со временем приводят к потере зрения. Модели на животных облегчают понимание патофизиологии и определение новых вариантов лечения. Однако каждая модель на животных отражает только конкретные аспекты заболевания, и понимание конкретных молекулярных изменений в большинстве моделей заболеваний ограничено. Здесь мы провели анализ транскриптома мышиной глазной ткани, трансдуцированной рекомбинантными аденоассоциированными вирусами (AAV), экспрессирующими человеческий VEGF-A, TNF-α или IL-6. Экспрессия VEGF привела к четкой регуляции генов, связанных с внеклеточным матриксом (ECM). Напротив, как TNF-α, так и IL-6 приводили к более сопоставимым изменениям экспрессии генов в передаче сигналов интерлейкина и каскаде комплемента, причем изменения, индуцированные TNF-α, были более выраженными. Кроме того, интеграция данных секвенирования одноклеточной РНК позволила предположить увеличение количества генов-маркеров, специфичных для эндотелиальных клеток, с помощью VEGF, в то время как экспрессия TNF-α увеличила экспрессию маркеров Т-клеток. Экспрессия как TNF-α, так и IL-6 приводила к увеличению маркеров макрофагов. Наконец, транскриптомные изменения у мышей, получавших AAV-VEGF, в значительной степени перекрывались с изменениями экспрессии генов, наблюдаемыми в модели кислород-индуцированной ретинопатии, особенно в отношении компонентов ЕСМ и экспрессии генов, специфичных для эндотелиальных клеток. В целом наше исследование представляет собой ценное исследование изменений экспрессии генов, вызванных VEGF, TNF-α и IL-6, и поможет исследователям выбрать подходящие модели животных для ретинопатий на основе их согласия с патофизиологией человека.

Ретинопатии, такие как диабетическая ретинопатия (ДР), возрастная дегенерация желтого пятна (ВМД), увеит или ретинопатия недоношенных (РН), демонстрируют у пациентов сложные патологии, включая васкулопатии, воспаление, нейродегенерацию и фиброз, что в конечном итоге приводит к слепоте. С этими патологиями сетчатки связан ряд молекулярных изменений, например, изменения в экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) или интерлейкина-6 (IL-6). VEGF вызывает утечку из сосудов и патологическую неоваскуляризацию, а активность белка VEGF повышается при влажной AMD1, DR2, диабетическом макулярном отеке (DME)3 и ROP4. Соответственно, лечение анти-VEGF стало стандартом лечения влажной AMD5 и DME6. Еще одним распространенным признаком многих ретинопатий является воспаление: провоспалительные цитокины, такие как TNF-α, а также белки IL-6, активируются в стекловидном теле пациентов с DR7,8 и увеитом9,10.

Различные доклинические модели на грызунах прямо или косвенно проливают свет на функцию VEGF, TNF-α или IL-6 при ретинопатиях. Одной из часто используемых моделей животных, демонстрирующих сосудистые патологии, подобные тем, которые наблюдаются при пролиферативных ретинопатиях, таких как влажная ВМД или РН, является модель кислород-индуцированной ретинопатии (ОИР)11,12. Трансгенным мышам, экспрессирующим VEGF13,14,15, внутриглазное введение рекомбинантного белка VEGF16,17,18 или рекомбинантных аденоассоциированных вирусов (AAV), экспрессирующих VEGF19,20,21,22,23, дополнительно продемонстрировало, что VEGF не только необходим, но и достаточен для вызывают васкулопатии. Соответственно, лечение анти-VEGF предотвращает неоваскуляризацию в модели OIR17,24, и эти доклинические исследования проложили путь к современной терапии анти-VEGF. Кроме того, воспалительные процессы, наблюдаемые у пациентов с ретинопатиями, также можно моделировать у грызунов, например, с помощью моделей увеита мышей, таких как увеит, индуцированный эндотоксином или антигеном25,26,27, или трансгенных мышей, лишенных гена Aire28,29. Аналогично, рекомбинантные белки или AAV-опосредованная экспрессия TNF-α и IL-6 вызывают воспаление в глазах грызунов, хотя прямая функция IL-6 более противоречива19,30,31,32. Опять же, лечение анти-TNF-α или анти-IL-6 улучшает вызванные патологии на различных моделях увеита33,34,35.