Analisi del trascrittoma di AAV

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 19395 (2022) Citare questo articolo

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Le retinopatie sono malattie multifattoriali con patologie complesse che alla fine portano alla perdita della vista. I modelli animali facilitano la comprensione della fisiopatologia e l’identificazione di nuove opzioni terapeutiche. Tuttavia, ciascun modello animale riflette solo aspetti specifici della malattia e la comprensione dei cambiamenti molecolari specifici nella maggior parte dei modelli di malattia è limitata. Qui, abbiamo condotto l'analisi del trascrittoma del tessuto oculare murino trasdotto con virus adeno-associati ricombinanti (AAV) che esprimono VEGF-A umano, TNF-α o IL-6. L'espressione di VEGF ha portato a una distinta regolazione dei geni associati alla matrice extracellulare (ECM). Al contrario, sia il TNF-α che l’IL-6 hanno portato a cambiamenti dell’espressione genica più comparabili nella segnalazione dell’interleuchina e nella cascata del complemento, con i cambiamenti indotti dal TNF-α più pronunciati. Inoltre, l'integrazione dei dati di sequenziamento dell'RNA di singole cellule ha suggerito un aumento dei geni marcatori specifici delle cellule endoteliali da parte del VEGF, mentre l'espressione del TNF-α ha aumentato l'espressione dei marcatori delle cellule T. Sia l’espressione di TNF-α che di IL-6 hanno portato ad un aumento dei marcatori dei macrofagi. Infine, i cambiamenti trascrittomici nei topi trattati con AAV-VEGF si sovrapponevano in gran parte ai cambiamenti dell’espressione genica osservati nel modello di retinopatia indotta da ossigeno, in particolare per quanto riguarda i componenti dell’ECM e l’espressione genica specifica delle cellule endoteliali. Nel complesso, il nostro studio rappresenta una preziosa indagine sui cambiamenti dell'espressione genica indotti da VEGF, TNF-α e IL-6 e aiuterà i ricercatori nella selezione di modelli animali appropriati per le retinopatie in base al loro accordo con la fisiopatologia umana.

Le retinopatie come la retinopatia diabetica (DR), la degenerazione maculare legata all'età (AMD), l'uveite o la retinopatia del prematuro (ROP) mostrano patologie complesse nei pazienti tra cui vasculopatie, infiammazioni, neurodegenerazione e fibrosi, che alla fine portano alla cecità. Numerosi cambiamenti molecolari sono stati associati a queste patologie retiniche, ad esempio cambiamenti nell'espressione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), del fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-α) o dell'interleuchina-6 (IL-6). Il VEGF causa perdita vascolare e neovascolarizzazione patologica, ed è stato dimostrato che la proteina VEGF è sovraregolata nell'AMD umida1, DR2, nell'edema maculare diabetico (DME)3 e ROP4. Di conseguenza, il trattamento anti-VEGF è emerso come standard di cura per l’AMD5 e il DME6 umidi. Un altro segno distintivo comune di molte retinopatie è l'infiammazione: le citochine proinfiammatorie come il TNF-α e le proteine ​​IL-6 sono sovraregolate nel vitreo dei pazienti con DR7,8 e uveite9,10.

Vari modelli preclinici di roditori hanno fatto luce direttamente o indirettamente sulla funzione di VEGF, TNF-α o IL-6 nelle retinopatie. Un modello animale frequentemente utilizzato che mostra patologie vascolari, simili a quelle osservate nelle retinopatie proliferative come l'AMD umida o la ROP, è il modello della retinopatia indotta dall'ossigeno (OIR)11,12. Topi transgenici che esprimono VEGF13,14,15, iniezione intraoculare di proteina VEGF ricombinante16,17,18 o virus adeno-associati ricombinanti (AAV) che esprimono VEGF19,20,21,22,23 hanno ulteriormente dimostrato che il VEGF non è solo necessario ma anche sufficiente per provocare vasculopatie. Di conseguenza, il trattamento anti-VEGF previene la neovascolarizzazione nel modello OIR17,24 e questi studi preclinici hanno aperto la strada alle moderne terapie anti-VEGF. Inoltre, i processi infiammatori osservati in pazienti affetti da retinopatie possono essere modellati anche nei roditori, ad esempio mediante modelli murini di uveite come l'uveite indotta da endotossine o antigeni25,26,27 o topi transgenici privi del gene Aire28,29. Allo stesso modo, le proteine ​​ricombinanti o l'espressione mediata da AAV di TNF-α e IL-6 inducono infiammazione nell'occhio dei roditori, sebbene la funzione diretta di IL-6 sia più controversa19,30,31,32. Ancora una volta, il trattamento anti-TNF-α o anti-IL-6 migliora le patologie indotte in diversi modelli di uveite33,34,35.