La inhibición de GSK3 reduce la producción de la matriz extracelular y previene distrofias en patrón similares a la DMAE
La distrofia retiniana en panal de abeja de Doyne o Malattia Leventinese (ML/DHRD) es una distrofia retiniana similar a la degeneración macular asociada a la edad (DMAE). Esta enfermedad es causada por una mutación autosómica dominante, específicamente la mutación R345W, en una glicoproteína secretada llamada fibulina-3 (F3).
Para identificar nuevas pequeñas moléculas que puedan reducir la producción de F3 en las células del epitelio pigmentario de la retina (EPR), los investigadores introdujeron una etiqueta peptídica luminosa (HiBiT) en el locus endógeno de F3. Esta técnica permitió la detección simple, sensible y de alto rendimiento de la proteína F3.
El inhibidor de GSK3, CHIR99021 (conocido como CHIR), demostró reducir significativamente la carga de F3 (incluyendo su expresión, secreción y niveles intracelulares) en células EPR inmortalizadas (que han sido modificadas para poder dividirse y crecer indefinidamente en el laboratorio) y en células que no son EPR. Un tratamiento prolongado con CHIR a niveles bajos promovió la remodelación de la matriz extracelular del EPR, reduciendo las proteínas asociadas a depósitos sub-EPR (como amelotina, componente del complemento 3, colágeno IV y fibronectina) y aumentando los factores de diferenciación del EPR (como la tirosinasa y el factor derivado del epitelio pigmentario).
En estudios in vivo, el tratamiento con CHIR (25 mg/kg, por vía intraperitoneal durante 1 mes) en ratones de 8 meses con la mutación R345W+/+ fue bien tolerado y redujo significativamente tanto el número como el tamaño de los depósitos basales laminares asociados a la mutación R345W, que son característicos de una patología similar a la DMAE. Esto previno la característica patológica principal en estos ratones.
Este es un avance importante en la prevención de patologías similares a la DMAE utilizando pequeñas moléculas en modelos de ratones con ML/DHRD. Además, podría revitalizar el interés en la inhibición de GSK3 como tratamiento para enfermedades degenerativas de la retina, incluyendo potencialmente la DMAE.
La fibulina-3 (F3) es una glicoproteína que se encuentra en la matriz extracelular (ECM), una red de moléculas que proporciona soporte estructural y bioquímico a las células. La F3 forma parte de una estructura más amplia llamada matrisoma, que incluye todas las proteínas de la ECM. Esta proteína se produce en varios tejidos del ojo, como el epitelio corneal, la malla trabecular, el nervio óptico, y la retina, incluyendo el epitelio pigmentario de la retina (EPR).
Una vez secretada por las células del EPR, la fibulina-3 se integra como un componente principal de la lámina basal del EPR, una capa delgada que actúa como un filtro entre el EPR y las capas subyacentes de la membrana de Bruch. Mantener la integridad de esta lámina basal y la permeabilidad de la membrana de Bruch es crucial para la salud de la retina, ya que estas estructuras ayudan a sostener el funcionamiento adecuado de las células retinianas.
Las mutaciones que reducen la función o generan terminaciones prematuras en el gen EFEMP1 (que codifica la fibulina-3) se han asociado con enfermedades del tejido conectivo, similares al síndrome de Marfan. Por otro lado, un aumento en la expresión de EFEMP1 se correlaciona con un mayor riesgo de desarrollar degeneración macular relacionada con la edad (DMAE). Además, las mutaciones autosómicas dominantes en EFEMP1 se han relacionado con diversas enfermedades oculares, incluyendo el glaucoma juvenil, el glaucoma primario de ángulo abierto, la degeneración de la retina, y una forma juvenil de DMAE conocida como distrofia retiniana en panal de Malattia Leventinese/Doyne (ML/DHRD).
Estas mutaciones autosómicas dominantes en fibulina-3 pueden causar enfermedad al provocar varios efectos negativos, como un mal plegamiento de las proteínas, aumento de los niveles de fibulina-3 tanto dentro como fuera de las células, cambios en la transición epitelial-mesenquimal (un proceso donde las células epiteliales adquieren características de células mesenquimales), y activación del sistema del complemento (parte del sistema inmunológico), o una combinación de estos factores.
Sorprendentemente, aunque la fibulina-3 se encuentra en muchas partes del ojo, tanto los ratones como los humanos que carecen de esta proteína no muestran problemas evidentes en la estructura o función de la retina. De hecho, eliminar la fibulina-3 parece proteger a los ratones de desarrollar depósitos laminares basales inducidos por factores ambientales. Estos depósitos son acumulaciones de material extracelular que pueden causar estrés en el EPR a medida que las personas envejecen y son comunes en pacientes con DMAE. Estos hallazgos sugieren que reducir o eliminar la fibulina-3, ya sea mediante métodos genéticos o farmacológicos, podría ser beneficioso y proteger contra ciertas enfermedades oculares, como el glaucoma o la distrofia retiniana de ML/DHRD, así como enfermedades relacionadas con la edad como la DMAE.
Hasta ahora, no se han encontrado terapias con pequeñas moléculas que puedan reducir la producción de fibulina-3 en las células. En este estudio, los investigadores usaron la técnica CRISPR/Cas9 para editar genéticamente y marcar la fibulina-3 en células cultivadas con una etiqueta detectable fácilmente. Luego, realizaron un cribado de alto rendimiento para encontrar compuestos que reduzcan la fibulina-3. Descubrieron que la enzima glicógeno sintasa quinasa 3 (GSK3) es crucial en la regulación de la producción de fibulina-3 y en el control de la expresión de otras proteínas de la matriz extracelular, especialmente aquellas involucradas en depósitos sub-EPR. Curiosamente, tratar a ratones de 8 meses con una mutación ML/DHRD R345W con el inhibidor CHIR durante un mes redujo significativamente la cantidad y el tamaño de los depósitos basales laminares asociados a la fibulina-3, previniendo así la característica patológica principal en estos ratones. En general, estos datos apoyan el uso de inhibidores de GSK3 para reducir la patología sub-EPR asociada con fibulina-3 mal plegada y, posiblemente, para tratar la DMAE idiopática.
La ECM es una red compleja de proteínas y carbohidratos que proporciona soporte estructural a las células y regula diversas funciones celulares. Las glicoproteínas son proteínas con cadenas de carbohidratos unidas a ellas, lo que les permite desempeñar roles específicos en la ECM.
Fibulina-3 y EFEMP1:
Fibulina-3 es una proteína codificada por el gen EFEMP1. Las mutaciones en este gen pueden llevar a una producción anormal de fibulina-3, lo que está asociado con diversas enfermedades oculares y del tejido conectivo.
Mutaciones Autosómicas Dominantes:
Este tipo de mutaciones significa que solo se necesita una copia del gen mutado para que una persona desarrolle la enfermedad. Esto contrasta con las mutaciones recesivas, donde se necesitan dos copias del gen mutado.
Transición Epitelial-Mesenquimal (EMT):
Es un proceso biológico en el que las células epiteliales, que normalmente están unidas y tienen polaridad, se transforman en células mesenquimales que son más móviles y menos diferenciadas. Este proceso es importante en el desarrollo, la cicatrización de heridas y en la progresión de enfermedades como el cáncer.
Sistema del Complemento:
Parte del sistema inmunológico que ayuda a eliminar patógenos y células dañadas del organismo. La activación inapropiada de este sistema puede contribuir a la inflamación y el daño tisular en diversas enfermedades.
Depósitos Basales Laminares (BLamDs):
Son acumulaciones de material entre el EPR y la membrana de Bruch que pueden ser precursoras del daño ocular relacionado con la edad, como en el caso de la DMAE.
CRISPR/Cas9 y Etiquetado de Proteínas:
CRISPR/Cas9 es una técnica de edición genética que permite realizar cambios precisos en el ADN. En este estudio, se utilizó para marcar la fibulina-3 con una etiqueta que facilita su detección, lo que permitió a los investigadores rastrear los niveles de la proteína y buscar compuestos que reduzcan su producción.
Traducción: Asociación Mácula Retina
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