Toxizitätsscreens in humanen Netzhautorganoiden für die pharmazeutische Forschung

Organoide bieten eine vielversprechende Plattform, um Krankheitsmechanismen und Behandlungen direkt im Kontext von menschlichem Gewebe mit der Vielseitigkeit und dem Durchsatz von Zellkulturen zu untersuchen. Reife humane Netzhautorganoide werden verwendet, um potenzielle pharmazeutische Behandlungen für die altersbedingte retinale degenerative Erkrankung Makulateleangiektasien Typ 2 (MacTel) zu untersuchen.

Wir haben kürzlich gezeigt, dass MacTel durch erhöhte Konzentrationen einer atypischen Lipidspezies, der Desoxysphingolipide (DesoxySLs), verursacht werden kann. Diese Lipide sind toxisch für die Netzhaut und können den Photorezeptorverlust verursachen, der bei MacTel-Patienten auftritt. Um Medikamente auf ihre Fähigkeit zu untersuchen, die Toxizität von DesoxySL-Photorezeptoren zu verhindern, erzeugten wir humane Netzhautorganoide aus einer nicht-MacTel-induzierten pluripotenten Stammzelllinie (iPSC) und reiften sie bis zu einem postmitotischen Alter, in dem sie alle von der neuronalen Linie abgeleiteten Zellen der Netzhaut entwickeln, einschließlich funktionell reifer Photorezeptoren. Die retinalen Organoide wurden mit einem DesoxySL-Metaboliten behandelt und die Apoptose innerhalb der Photorezeptorschicht mittels Immunhistochemie gemessen. Unter Verwendung dieses Toxizitätsmodells wurden pharmakologische Verbindungen, die den DesoxySL-induzierten Photorezeptortod verhindern, untersucht. Mit einem gezielten Kandidatenansatz stellten wir fest, dass Fenofibrat, ein Medikament, das üblicherweise zur Behandlung von hohem Cholesterinspiegel und Triglyceriden verschrieben wird, auch die DesoxySL-Toxizität in den Zellen der Netzhaut verhindern kann.

Das Toxizitäts-Screening identifizierte erfolgreich ein von der FDA zugelassenes Medikament, das den Tod von Photorezeptoren verhindern kann. Dies ist aufgrund des getesteten hochgradig krankheitsrelevanten Modells ein direkt umsetzbarer Befund. Diese Plattform kann leicht modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von metabolischen Stressoren und potenziellen pharmakologischen Interventionen für die zukünftige Behandlungsforschung bei Netzhauterkrankungen zu testen.