Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.
Výzkumný tým z Ústavu molekulární genetiky AV ČR, v. v. i., (IMG) vedený Davidem Staňkem vyvinul experimentální RNA terapii schopnou opravit genetickou poruchu spojenou s retinitis pigmentosa – dědičným onemocněním sítnice, které postupně vede ke ztrátě zraku. Studie publikovaná v časopise Molecular Therapy ukazuje, že speciálně navržené antisense oligonukleotidy dokážou napravit chybné zpracování genetické informace a obnovit tvorbu klíčového proteinu v laboratorním modelu sítnice vytvořeném z buněk pacientů. Výsledky ukazují možnosti cílené terapie zaměřené na konkrétní mutaci a otevírají nové možnosti pro budoucí vývoj personalizované léčby dědičných forem slepoty.
Retinitis pigmentosa patří mezi nejčastější dědičná onemocnění sítnice. Pacienti nejprve začínají hůře vidět za šera a v noci. S postupujícím onemocněním přicházejí o periferní vidění, vzniká takzvané tunelové vidění a v nejtěžších případech může nemoc vést až k úplné slepotě.
Přestože jde o vzácné onemocnění, jeho dopad na život pacientů bývá zásadní. Postupná ztráta zraku ovlivňuje jejich samostatnost, vzdělávání, pracovní uplatnění i běžné každodenní aktivity. Navzdory významnému pokroku v genetice navíc pro většinu forem retinitis pigmentosa stále neexistuje léčba, která by přímo řešila jejich molekulární příčinu.
Právě tato výzva přivedla vědce z Ústavu molekulární genetiky k výzkumu genu PRPF31, který patří mezi nejčastější genetické příčiny tohoto onemocnění. Jejich cílem bylo nejen pochopit, jak mutace v tomto genu narušují fungování buněk, ale také najít způsob, jak vzniklou poruchu napravit.
Gen PRPF31 obsahuje návod pro tvorbu proteinu nezbytného pro proces zvaný sestřih RNA. Jde o důležitý krok při využívání genetické informace. Než může buňka podle genu vytvořit protein, musí nejprve správně upravit jeho RNA kopii – odstranit nepotřebné části a spojit ty důležité.
„Pokud sestřih RNA neproběhne správně, buňka vytvoří chybnou instrukci a výsledkem je nedostatek funkčního proteinu,“ vysvětluje David Staněk, vedoucí Laboratoře biologie RNA na Ústavu molekulární genetiky AV ČR. „Buňky lidské sítnice jsou na poruchy zpracování RNA mimořádně citlivé, i když stále přesně nevíme proč“.
V nové studii vědci identifikovali dosud neznámou mutaci v genu PRPF31 u rodiny postižené retinitis pigmentosa. Mutace se nenachází v části genu, která přímo kóduje protein, ale v úseku, jenž bývá za normálních okolností během sestřihu RNA odstraněn a mutace by tak produkci proteinu neměla ovlivnit. Mutace však vytvoří falešný signál, který buněčný aparát poplete a RNA se zpracuje nesprávně. Výsledkem je nedostatek funkčního proteinu PRPF31.
Aby mohli vědci mechanismus onemocnění podrobně studovat, vytvořili z buněk pacientů indukované pluripotentní kmenové buňky. Tyto buňky lze v laboratorních podmínkách přeměnit na různé typy tkání. V tomto případě je výzkumníci přeměnili na buňky retinálního pigmentového epitelu, které hrají důležitou podpůrnou roli v sítnici a jsou onemocněním postiženy. Takto vytvořený model umožnil sledovat, jak mutace ovlivňuje zpracování RNA v sítnicových buňkách, a zároveň otestovat možné způsoby nápravy.
V dalším kroku vědci navrhli sérii takzvaných antisense oligonukleotidů. Jde o krátké syntetické molekuly RNA, které se vážou na buněčnou RNA a dokážou ovlivnit její zpracování. Zjednodušeně řečeno mohou buňce pomoci ignorovat falešný signál vytvořený mutací a obnovit správné čtení genetické informace.
Jeden z navržených kandidátů dokázal významně zlepšit správný sestřih RNA genu PRPF31. Důležité je, že se po jeho aplikaci ASO zvýšilo také množství proteinu PRPF31 v buňkách odvozených od pacientů.
„Nejzajímavější na celé práci je, že jsme nejen popsali mutaci a pochopili její důsledky, ale zároveň navrhli molekulu, která dokáže vzniklou poruchu alespoň částečně opravit v sítnicových buňkách vytvořených z buněk pacientů,“ říká David Staněk. „Stále jde o experimentální výzkum, nikoli o léčbu připravenou pro pacienty. Ukazuje však, že je možné cílit na konkrétní molekulární příčinu onemocnění s velkou přesností.“
Studie posouvá poznání hned ve dvou směrech. Zaprvé popisuje novou mutaci způsobující retinitis pigmentosa v nekódující oblasti genu, které jsou většinou při genetickém mapování přehlíženy. Zadruhé ukazuje, že tuto poruchu lze pomocí cílené terapie korigovat a obnovit tvorbu chybějícího proteinu v buněčném modelu onemocnění.
Výzkum zároveň přispívá k rychle se rozvíjejícímu oboru RNA léčiv. Antisense oligonukleotidy se již dnes využívají při léčbě některých genetických onemocnění a oko je považováno za jeden z nejslibnějších cílů pro tento typ terapie, protože léčivé molekuly lze dopravit přímo do postižených tkání.
Podle autorů bude nyní potřeba ověřit bezpečnost a účinnost navrženého přístupu v pokročilejších preklinických modelech. Současná studie proto nepředstavuje hotovou léčbu, ale důležitý krok na cestě k vývoji personalizovaných terapií pro pacienty s touto i podobnými genetickými poruchami.
„Výzkum základních mechanismů zpracování RNA se může zdát vzdálený klinické medicíně. Naše studie ale ukazuje, že právě pochopení těchto procesů může otevřít cestu k novým terapeutickým strategiím,“ říká David Staněk. „Pokud chceme účinně léčit genetická onemocnění, musíme nejprve přesně pochopit, co se uvnitř buňky pokazilo.“
Na studii spolupracovali vědci z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd České republiky s odborníky z Univerzity Karlovy, Všeobecné fakultní nemocnice v Praze, Masarykovy univerzity, Fakultní nemocnice Brno a University of Colorado Boulder.
Výzkum podpořil projekt RNA for Therapy spolufinancovaný Evropskou unií, Grantová agentura České republiky, Ministerstvo zdravotnictví ČR a další národní grantové programy.
Banik P, Zimmann F, Thakur PK, Dudakova L, Večerková K, Kostov O, Caruthers MH, Kolář M, Krejčířová I, Vajter M, Liskova P, Bárta T, Staněk D: Targeted antisense oligonucleotide therapy rescues PRPF31 expression in retinitis pigmentosa caused by a splicing mutation. Mol Ther 2026 Jun 3:S1525-0016(26)00478-8. [pubmed] [doi]
