Aniridie - Neue therapeutische Instrumente zur Behandlung oder Verhinderung einer fortschreitenden Hornhauttrübung
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel dieses Projekts war die Entwicklung einer therapeutischen Strategie für Patienten mit kongenitaler Aniridie, die unter einem fortschreitenden Verlust der Hornhauttransparenz leiden, bekannt als aniridie-assoziierte Keratopathie. Die kongenitale Aniridie ist eine seltene erbliche Erkrankung, die durch eine Mutation im PAX6-Gen verursacht wird und zu einer unzureichenden Produktion des PAX6-Proteins führt, das für die normale Entwicklung und Funktion des Auges unerlässlich ist. Derzeit gibt es keine wirksame Behandlung für diese Erbkrankheit, die Entwicklungsstörungen des Auges und schweren Sehverlust von der Kindheit bis ins Erwachsenenalter verursacht. In diesem Projekt wurden drei therapeutische Kandidaten – Duloxetin, Ritanserin und miRNA-204-5p-Mimics – in verschiedenen Zellmodellen getestet, um ihre Auswirkungen auf die PAX6- und andere Zielgenexpression zu analysieren. Materialien and Methoden (für den deutschen Projektpartner P3): Primäre Limbusepithelzellen (LECs) wurden von 5 Aniridie-Patienten und von den korneoskleralen Rändern von 6 gesunden menschlichen Spendern isoliert, die mit kleinen interferierenden RNAs (siRNA) transfiziert wurden (PAX6-Knockdown) und 24 Stunden lang mit 5 µM Duloxetin und Ritanserin behandelt wurden. Mittels qPCR und Western Blot wurden die Genund Proteinexpressionen analysiert. Zusätzlich wurden 5 primäre LECs Kulturen von gesunden Spendern unter Verwendung des Lipofectamine 2000-Reagenz und 100 pg/µl Has-miR-204-5p-Mimics-RNA oder der negativen Kontroll-miRNA (ctrl) transifiziert. Mittels qPCR und Western Blot wurden die Gen- und Proteinexpressionen analysiert. Ergebnisse: Im siRNA-basierten Aniridie-Zellmodell und in primären Aniridie-Limbus- Epithelzellen veränderte sich die Expression von PAX6 und Zielgenen, wie KRT12, KRT3, DSG1, ALDH1A1, ADH7, FABP5, ABCG2, durch die Behandlung mit Duloxetin und Ritanserin nicht signifikant auf transkriptionaler oder translationaler Ebene (p≥0,4). In vitro unterdrückte die Überexpression von miR-204-5p den vaskulären Faktor ANGPT1 in LECs. miR-204-5p-Mimics veränderte die PAX6-Expression in LECs nicht. Schlussfolgerung: Verschiedene Kulturmodellsysteme haben unterschiedliche Reaktionen auf die medikamentöse Behandlung und erfordern daher eine kritische Bewertung. Die Verwendung von in vivo-Modellen kann in Zukunft unser Wissen über die Behandlung von Aniridie-assoziierter Keratopathie mit Duloxetin und Ritanserin weiter vertiefen. Während eine kurzfristige Behandlung mit miR-204-5p ANGPT1 in LECs wirksam unterdrückt, hat sie keinen Einfluss auf die PAX6-Expression. Die Auswirkungen einer längerfristigen Behandlung in in vivo-Modellen erfordern weitere Untersuchungen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Pathophysiology of aniridia-associated keratopathy: Developmental aspects and unanswered questions. The Ocular Surface, 22, 245-266.
Latta, L.; Figueiredo, F.C.; Ashery-Padan, R.; Collinson, J.M.; Daniels, J.; Ferrari, S.; Szentmáry, N.; Solá, S.; Shalom-Feuerstein, R.; Lako, M.; Xapelli, S.; Aberdam, D. & Lagali, N.
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miRNA Expression in primären Limbusepithelzellen von Aniridie Patienten. September 2022, Jahrestagung der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft, Berlin, Deutschland
Nastaranpour N., Stachon T., Fries F.N., Ulrich M., Seitz B., Ludwig N., Meese E. & Szentmáry N.
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Pathophysiologie der Aniridie-assoziierten Keratopathie: Entwicklungsaspekte und unbeantwortete Fragen. 296. Freiburger Augenärzteabend 2022
Szentmáry N., Fries F.N., Stachon T., Ulrich M., Nastaranpour M., Latta L., Aberdam D., Lagali N., Seitz B. & Käsmann-Kellner B.
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Potential markers that discriminate between healthy and AAK patient cells. Nijmegen 2022
Szentmáry N., Fries F.N., Stachon T., Ulrich M., Nastaranpour M., Latta L., Aberdam D., Lagali N., Seitz B. & Käsmann-Kellner B.
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Aniridie-Keratopathie - Grundlagen und klinische Aspekte. Basler Fortbilungstage 2023, Eingeladenes Referat
Szentmáry N., Fries F.N., Náray A., Amini M., Suiwal S., Langenbucher A., Lagali N., Munteanu C., Corton-Perez M., Tory K., Csorba A., Nagy Z.Z., Csidey M., Maka E., Seitz B., Käsmann-Kellner B. & Stachon T.
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Corneal epithelial cell markers and microRNAs as markers of congenital aniridia. EVER Kongress, Valencia 2023
Szentmáry N., Nastaranpour M., Latta L., Ulrich M., Fries F.N., Aberdam D., Lagali N., Seitz B., Käsmann-Kellner B., Ludwig N. & Stachon T.
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Corneal epithelial cell markers in congenital aniridia. EVER Kongress, Valencia 2023
Szentmáry N., Nastaranpour M., Latta L., Ulrich M., Fries F.N., Aberdam D., Lagali N., Seitz B., Käsmann-Kellner B. & Stachon T.
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Gene expression in the siRNA based aniridia cell model and in primary aniridia limbal epithelial cells following duloxetine and ritanserin treatment. September 2023, Jahrestagung der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft, Berlin, Deutschland
Suiwal S., Stachon T., Li Z., Nastaranpour M., Chai N., Amini M., Seitz B., Fries F.N., Tschernig T. & Szentmáry N.
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Identification of the regulatory circuit governing corneal epithelial fate determination and disease. PLOS Biology, 21(10), e3002336.
Smits, Jos G. A.; Cunha, Dulce Lima; Amini, Maryam; Bertolin, Marina; Laberthonnière, Camille; Qu, Jieqiong; Owen, Nicholas; Latta, Lorenz; Seitz, Berthold; Roux, Lauriane N.; Stachon, Tanja; Ferrari, Stefano; Moosajee, Mariya; Aberdam, Daniel; Szentmary, Nora; van Heeringen, Simon J. & Zhou, Huiqing
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MicroRNAs as markers of congenital aniridia. EVER Kongress, Valencia 2023
Stachon T., Amini M., Nastaranpour M., Suiwal S., Li Z., Chai N., Fries F.N., Seitz B., Ludwig N. & Szentmáry N.
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Effects of miR-204-5p modulation on PAX6 regulation and corneal inflammation. Scientific Reports, 14(1).
Abbasi, Mojdeh; Amini, Maryam; Moustardas, Petros; Gutsmiedl, Quirin; Javidjam, Dina; Suiwal, Shweta; Seitz, Berthold; Fries, Fabian N.; Dashti, Ava; Rautavaara, Yedizza; Stachon, Tanja; Szentmáry, Nóra & Lagali, Neil
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miRNA Expression Profile in Primary Limbal Epithelial Cells of Aniridia Patients. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 66(1), 20.
Nastaranpour, Mahsa; Suiwal, Shweta; Stachon, Tanja; Fries, Fabian N.; Amini, Maryam; Seitz, Berthold; Meese, Eckart; Ludwig, Nicole & Szentmáry, Nóra
