Ett team av forskare från University of California, Irvine, tror att de har upptäckt en speciell antikropp som kan leda till behandling av retinitis pigmentosa, ett tillstånd som orsakar förlust av central syn, såväl som natt- och färgseende.
Studien, "Strukturell grund för allosterisk modulering av rhodopsin genom att nanokropp binder till dess extracellulära domän", publicerades i Nature Communications .
Retinitis pigmentosa (RP) är en grupp av ärftliga ögonsjukdomar som påverkar näthinnan i ögats bakre del. Det orsakas av döden av celler som upptäcker ljussignaler, så kallade fotoreceptorceller. Det finns inget känt botemedel mot RP, och utvecklingen av nya behandlingar för detta tillstånd är beroende av cell- och genterapi.
UCI-forskare har riktat sin studie på en specifik molekyl som de tror kommer att ge en behandling för rhodopsin-associerad autosomal dominant RP (adRP). Molekylen, rhodopsin, är en nyckelljusavkännande molekyl i den mänskliga näthinnan. Det finns i stavfotoreceptorceller, och mutationer i rhodopsingenen är en primär orsak till adRP.
"Mer än 150 mutationer i rhodopsin kan orsaka retinitis pigmentosa, vilket gör det utmanande att utveckla riktade genterapier", säger Krzysztof Palczewski, Ph.D., Donald Bren Professor, UCI School of Medicine. "På grund av den höga förekomsten av RP har det dock gjorts betydande investeringar i forsknings- och utvecklingsinsatser för att hitta nya behandlingar."
Även om rhodopsin har studerats i över ett sekel, har nyckeldetaljer i dess mekanism för att omvandla ljus till en cellulär signal varit svåra att experimentellt ta itu med. För den här studien använde forskarna en speciell typ av lamahärledd antikropp, känd som en nanokropp, som kan stoppa processen med rhodopsin fotoaktivering, vilket gör att den kan undersökas med hög upplösning.
"Vårt team har utvecklat nanokroppar som fungerar genom en ny verkningsmekanism. Dessa nanokroppar har hög specificitet och kan känna igen målet rhodopsin extracellulärt", säger David Salom, Ph.D., forskare och projektforskare, UCI School of Medicine. "Detta gör det möjligt för oss att låsa denna GPCR i ett icke-signalerande tillstånd."
Forskare upptäckte att dessa nanokroppar riktar sig mot en oväntad plats på rhodopsinmolekylen, nära platsen där retinaldehyd binder. De fann också att den stabiliserande effekten av dessa nanokroppar också kan tillämpas på rodopsinmutanter som är associerade med näthinnesjukdom, vilket tyder på att de används som terapeutiska medel.
"I framtiden hoppas vi kunna involvera in vitro-utvecklingen av dessa initiala uppsättningar av nanokroppar", säger Arum Wu, Ph.D., forskare och projektforskare, UCI School of Medicine. "Vi kommer också att utvärdera säkerheten och effektiviteten av en framtida nanobody-genterapi för RP."
Forskare hoppas kunna förbättra nanokroppars förmåga att känna igen rhodopsin från andra arter inklusive möss, för vilka flera prekliniska modeller av adRP finns tillgängliga. De har också planer på att använda dessa nanokroppar för att nå ett långsiktigt mål inom området för att strukturellt lösa nyckelmellantillstånden för rhodopsin från det inaktiva tillståndet till det helt ligandaktiverade tillståndet.
Författare till studien var Arum Wu, Ph.D., David Salom, Ph.D., John D. Hong, Aleksander Tworak, Ph.D., Philip D. Kiser, PharmD, Ph.D., och Krzysztof Palczewski, Ph.D., vid avdelningen för oftalmologi, Gavin Herbert Eye Institute, vid University of California, Irvine. Forskningen utfördes i samarbete med Jay Steyaert, Ph.D., vid Vrije Universiteit Brussel (VUB).
Mer information: Arum Wu et al, Strukturell grund för allosterisk modulering av rhodopsin genom att nanokroppar binder till dess extracellulära domän, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40911-9
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av University of California, Irvine
