iPSC由来の網膜オルガノイドを用いたRP2網膜色素変性症のモデル化とレスキュー

Modeling and Rescue of RP2 Retinitis Pigmentosa Using iPSC-Derived Retinal Organoids.

• Amelia Lane
• Katarina Jovanovic
• Ciara Shortall
• Daniele Ottaviani
• Anna Brugulat Panes
• Nele Schwarz
• Rosellina Guarascio
• Matthew J Hayes
• Arpad Palfi
• Naomi Chadderton
• G Jane Farrar
• Alison J Hardcastle
• Michael E Cheetham

抄録

RP2の突然変異は、X-linked網膜色素変性症（XLRP）の重篤な形態を引き起こす。ヒトにおけるRP2関連網膜変性のメカニズムは不明であり、RP2 XLRPの動物モデルはこの重篤な表現型を再現していない。ここでは、ヒト網膜疾患モデルとして、遺伝子編集された等原性RP2ノックアウト（RP2 KO）誘導多能性幹細胞（iPSC）とRP2患者由来iPSCを作製し、3次元網膜オルガノイドを作製した。印象的なことに、RP2 KOおよびRP2患者由来オルガノイドは、培養のD180までにオルガノイド外核層（ONL）のその後の菲薄化を伴って、150日目（D150）に桿体光受容体細胞死のピークを示した。アデノ随伴ウイルスを介したヒトRP2の遺伝子増強は、RP2 KOオルガノイドの変性表現型を回復させ、ONLの菲薄化を防ぎ、ロドプシンの発現を回復させることができた。これらのデータは、3D網膜オルガノイドが光受容体の変性をモデル化し、光受容体細胞の死を防ぐための潜在的な治療法をテストするために使用できることを示しています。

RP2 mutations cause a severe form of X-linked retinitis pigmentosa (XLRP). The mechanism of RP2-associated retinal degeneration in humans is unclear, and animal models of RP2 XLRP do not recapitulate this severe phenotype. Here, we developed gene-edited isogenic RP2 knockout (RP2 KO) induced pluripotent stem cells (iPSCs) and RP2 patient-derived iPSC to produce 3D retinal organoids as a human retinal disease model. Strikingly, the RP2 KO and RP2 patient-derived organoids showed a peak in rod photoreceptor cell death at day 150 (D150) with subsequent thinning of the organoid outer nuclear layer (ONL) by D180 of culture. Adeno-associated virus-mediated gene augmentation with human RP2 rescued the degeneration phenotype of the RP2 KO organoids, to prevent ONL thinning and restore rhodopsin expression. Notably, these data show that 3D retinal organoids can be used to model photoreceptor degeneration and test potential therapies to prevent photoreceptor cell death.

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