Análise transcriptômica de AAV

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 19395 (2022) Citar este artigo

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As retinopatias são doenças multifatoriais com patologias complexas que eventualmente levam à perda da visão. Os modelos animais facilitam a compreensão da fisiopatologia e a identificação de novas opções de tratamento. No entanto, cada modelo animal reflete apenas aspectos específicos da doença e a compreensão das alterações moleculares específicas na maioria dos modelos de doenças é limitada. Aqui, realizamos análise de transcriptoma de tecido ocular murino transduzido com vírus Adeno-associados recombinantes (AAVs) expressando VEGF-A, TNF-α ou IL-6 humanos. A expressão de VEGF levou a uma regulação distinta de genes associados à matriz extracelular (MEC). Em contraste, tanto o TNF-α quanto a IL-6 levaram a alterações de expressão gênica mais comparáveis ​​na sinalização de interleucina e na cascata do complemento, com alterações induzidas por TNF-α sendo mais pronunciadas. Além disso, a integração de dados de sequenciamento de RNA de célula única sugeriu um aumento de genes marcadores específicos de células endoteliais por VEGF, enquanto a expressão de TNF-α aumentou a expressão de marcadores de células T. A expressão de TNF-α e IL-6 levou a um aumento nos marcadores de macrófagos. Finalmente, as alterações transcriptômicas em camundongos tratados com AAV-VEGF se sobrepuseram amplamente às alterações de expressão gênica observadas no modelo de retinopatia induzida por oxigênio, especialmente em relação aos componentes da ECM e à expressão gênica específica de células endoteliais. Ao todo, nosso estudo representa uma valiosa investigação das alterações de expressão gênica induzidas por VEGF, TNF-α e IL-6 e ajudará os pesquisadores a selecionar modelos animais apropriados para retinopatias com base em sua concordância com a fisiopatologia humana.

Retinopatias como retinopatia diabética (DR), degeneração macular relacionada à idade (AMD), uveíte ou retinopatia da prematuridade (ROP) exibem patologias complexas em pacientes, incluindo vasculopatias, inflamação, neurodegeneração e fibrose, levando finalmente à cegueira. Várias alterações moleculares foram associadas a essas patologias da retina, por exemplo, alterações na expressão do Fator de Crescimento Endotelial Vascular (VEGF), Fator de Necrose Tumoral alfa (TNF-α) ou Interleucina-6 (IL-6). O VEGF causa vazamento vascular e neovascularização patológica, e a proteína VEGF demonstrou ser regulada positivamente na DMRI úmida1, DR2, Edema macular diabético (EMD)3 e ROP4. Assim, o tratamento anti-VEGF emergiu como tratamento padrão para DMRI5 e DME6 úmidos. Outra característica comum de muitas retinopatias é a inflamação: citocinas pró-inflamatórias, como TNF-α, bem como proteínas IL-6, são reguladas positivamente no vítreo de pacientes com DR7,8 e uveíte9,10.

Vários modelos pré-clínicos de roedores esclareceram direta ou indiretamente a função do VEGF, TNF-α ou IL-6 nas retinopatias. Um modelo animal frequentemente utilizado que apresenta patologias vasculares, semelhantes às observadas em retinopatias proliferativas, como DMRI úmida ou ROP, é o modelo de retinopatia induzida por oxigênio (OIR)11,12. Camundongos transgênicos expressando VEGF13,14,15, injeção intraocular de proteína VEGF recombinante16,17,18 ou vírus adeno-associados recombinantes (AAVs) expressando VEGF19,20,21,22,23 demonstraram ainda que VEGF não é apenas necessário, mas também suficiente para causar vasculopatias. Consequentemente, o tratamento anti-VEGF previne a neovascularização no modelo OIR17,24 e esses estudos pré-clínicos abriram caminho para terapias anti-VEGF modernas. Além disso, os processos inflamatórios observados em pacientes com retinopatias também podem ser modelados em roedores, por exemplo, por modelos de camundongos de uveíte, como uveíte induzida por endotoxina ou antígeno25,26,27 ou camundongos transgênicos sem o gene Aire28,29. Da mesma forma, proteínas recombinantes ou expressão mediada por AAV de TNF-α e IL-6 induzem inflamação no olho de roedores, embora a função direta de IL-6 seja mais controversa19,30,31,32. Novamente, o tratamento com anti-TNF-α ou anti-IL-6 melhora as patologias induzidas em diversos modelos de uveíte33,34,35.