2 Millionen Fälle von Blindheit wurden auf eine Handvoll Gene zurückgeführt

Erbkrankheiten des Auges sind weltweit für mindestens 2 Millionen Erblindungsfälle verantwortlich. Einige hundert Gene, die eine Augenkrankheit verursachen, wurden identifiziert, aber in vielen Fällen ist die Ursache unbekannt, da nicht alle Gene für Augenkrankheiten identifiziert wurden.

Daher können Gentests nur bei 50 bis 75 Prozent der blinden Kinder und jungen Erwachsenen die für die Erblindung verantwortliche Mutation bestimmen.

Als Augenarzt und Forscher bin ich frustriert über das Fehlen von Behandlungen für meine Patienten mit genetischen Erblindungsformen wie Retinitis pigmentosa, Stargardt-Krankheit und altersbedingter Makuladegeneration. Um dieses Problem anzugehen, startete mein Labor eine Untersuchung der Gene, die für die normale Augenbildung und -funktion erforderlich sind. Wir entdeckten 347 Gene, die, wenn sie mutiert sind, Blindheit bei Labormäusen verursachen. Davon waren 261 vor unserer Studie, die wir kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten, nie mit Sehverlust verbunden Kommunikationsbiologie.

Siehe auch: Wissenschaftler haben menschliche Augäpfel in eine Schale geworfen, um unsere Sicht zu retten

Knockout-Mäuse helfen, mehr Blindheitsgene zu identifizieren

In den späten achtziger Jahren identifizierten die Forscher erstmals Gene für Augenkrankheiten, indem sie Familien in den Vereinigten Staaten mit erblichen Formen der Retinitis pigmentosa untersuchten, einer Erkrankung der Retina, die als Stäbchen-Photorezeptoren bei Kindern und jungen Erwachsenen bezeichnet wird und zu Erblindung führt. Seitdem wurden immer mehr Familien untersucht, um die Liste der blinden Mutationen bei Menschen zu ergänzen.

Um herauszufinden, welche Gene Blindheit verursachen, nutzten wir die sogenannte Knockout-Technologie. Forscher konstruieren eine Knockout-Maus, indem sie beide Kopien eines einzelnen Gens löschen. Dies löscht es effektiv aus dem Genom der Maus. Es kommt zu Abnormalitäten, die Hinweise auf die Funktion des Knocked-Gens geben. Das Mausgenom ähnelt dem des Menschen und enthält etwa 22.000 bis 25.000 Gene. Bislang haben Wissenschaftler auf der ganzen Welt rund 7.000 Gene in Mäusen ausgeschieden, und der Prozess der Untersuchung dieser Mäuse ist im Gange.

Die Erfindung der Knockout-Mäusetechnologie in den 1990er Jahren führte zur Identifizierung von Augenkrankheitsgenen durch Untersuchung der Augen von Mäusen mit gezielten Deletionen. Das International Mouse Phenotyping Consortium (IMPC), das aus mehr als einem Dutzend Mausbiologiezentren in Nordamerika, Europa und Asien besteht, möchte für jedes Gen im Mausgenom eine Knockout-Maus erstellen. Die IMPC hat über 4.364 Knockout-Mäuse erstellt und sorgfältig untersucht.

Bei der Analyse der aufgezeichneten Daten aus den Augenuntersuchungen der Maus an allen IMPC-Zentren weltweit fanden meine Kollegen und ich, dass 347 dieser Knockout-Mäuse, von denen jede ein einzelnes deletiertes Gen darstellt, Augenabnormalitäten aufwiesen, die von geschulten Augenheilkundlern festgestellt wurden. Die Abnormalitäten betrafen manchmal die anterioren Strukturen des Auges, wie Augenlider, Hornhaut und Linse, und manchmal hintere Strukturen, wie die Netzhaut und den Sehnerv.

Testen der Maus-Augenkrankheitsgene beim Menschen

Da Maus- und Humangenome ähnlich sind, ist es sehr wahrscheinlich, dass diese neu identifizierten Gene, wenn sie mutiert sind, auch Erkrankungen des Auges verursachen. Der nächste Schritt ist das Studium dieser neu verwickelten Mausgene bei blinden menschlichen Patienten. Insbesondere werden die Genome von Patienten analysiert, deren vorherige genetische Untersuchung ihren Zustand nicht mit einem der bisher bekannten Augenkrankheitsgene verknüpfen konnte.

Die Hinzufügung von Hunderten von neuen Augenkrankheitsgenen in dieser IMPC-Studie wird Augenärzten wie mir auf der ganzen Welt helfen, unseren Patienten genauere Gendiagnosen zu liefern. Um diese Gene beim Menschen zu validieren, planen wir, ein Panel dieser neuen 261 Gene zu erstellen, die auf Mutationen gescannt werden können.

Darüber hinaus dienen die Knockout-Mäuse selbst als öffentlich zugängliche Forschungsmodelle für die neu entdeckten Augenkrankheitsgene. Alle diese Knockout-Mäuse stehen allen Forschern zur Verfügung und können vom IMPC-Repository für weitere wissenschaftliche Studien und therapeutische Entdeckungen bestellt werden. Mit diesen Mausmodellen können neue Medikamente, Gentherapien und Stammzellansätze getestet werden.

Knockout-Mäuse lehren uns über die Genetik

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse des IMPC fördern rasch das Verständnis der tausenden von Genen und Molekülen, die vielen menschlichen Krankheitsprozessen zugrunde liegen. In jedem Organsystem des Körpers finden Forscher viele Gene, die nie mit Krankheiten in Verbindung gebracht wurden. Die Ergebnisse des IMPC-Projekts, einschließlich der Augenkrankheitsgene, könnten die Diagnosefähigkeit verbessern und neue Ziele für neuartige Therapien identifizieren.

Siehe auch: Stress könnte einen Einfluss auf Ihre Vision haben, dass Augenexperten lange ignoriert wurden

Ich hoffe, dass Augenärzte an großen Universitäten und Augenzentren auf unsere Liste von 261 neuen Augenkrankungsgenen von Mäusen mit der genetischen Sequenz ihrer menschlichen Patienten verweisen, in denen sie keine Mutationen gefunden haben, die die Krankheit verursachen.

Wir hoffen, dass unsere Liste von Genen unsere Kollegen in vielen Fällen zum genetischen Täter führt und sowohl eine spezifische Diagnose als auch einen Weg in Richtung einer späteren Behandlung für die Familien bietet, die von erblichen Formen der Blindheit betroffen sind.

Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation von Ala Moshiri veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.