Using functional homology of RP1 isoforms to guide alternative therapeutic strategies

利用 RP1 亚型的功能同源性来指导替代治疗策略

基本信息

  • 批准号:
    10396036
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Inherited retinal dystrophies (IRDs) are associated with a wide range of phenotypes affecting individuals from early childhood to late adulthood. Retinitis pigmentosa (RP), the most common IRD, is characterized by progressive retinal degeneration, often leading to complete loss of vision. Currently, 60 genes have been identified to harbor mutations that lead to RP. Mutations in the Retinitis pigmentosa 1 (RP1) gene are the third most common cause of RP. RP1 is a microtubule associated protein that localizes to the axoneme of photoreceptor outer segments, and mutations in RP1 cause both autosomal dominant and autosomal recessive RP via a dominant negative mechanism. These properties make RP1 an attractive target for gene therapy. While adeno-associated virus (AAV)-mediated gene delivery is well-studied, and has been shown to be a robust and effective gene therapy method, RP1 is too large to be packaged into the AAV capsid, necessitating the identification of an alternative strategy. Using RNA-Seq, we have comprehensively characterized the retinal transcriptomes from both mouse and human, identifying a conserved minor isoform of RP1 (nRP1). nRP1 contains an open reading frame that is roughly half the length of the major RP1 isoform, making it amenable to packaging into AAV. Importantly, it maintains the doublecortin domains vital for microtubule binding. Our preliminary studies have shown that nRP1 localizes to microtubules in vitro and to the axoneme in vivo, suggesting it is functionally similar to the canonical RP1. We hypothesize that nRP1 is functionally homologous to canonical RP1, and it can be used as an alternative gene therapy strategy to treat RP1-associated RP. In Aim 1, we will comprehensively characterize the function of nRP1 in both in vitro and in vivo systems. This will provide one of the first functional characterizations of a minor isoform of any IRD gene. In Aim 2, we will continue our complete characterization of nRP1 by generating a transgenic mouse model. This will serve two purposes: 1) to study endogenous expression of nRP1, and 2) to be used to determine the therapeutic potential of nRP1 in the next Aim. In Aim 3, we will test the therapeutic potential of nRP1 by crossing our transgenic line developed in Aim 2 with a dominant and recessive Rp1-mutant model. By introducing nRP1 using a transgenic mouse model, rather than using AAV, we will be able to better determine functional and morphological rescue, as the whole eye will be expressing nRP1, rather than isolated expression at the site of an AAV injection. This proposal is an important first step in determining the function and therapeutic potential of nRP1. Further, this work will serve as a template for other IRD genes that are too large to be packaged into AAV.
抽象的 遗传性视网膜营养不良 (IRD) 与影响个体的多种表型相关 童年早期到成年晚期。色素性视网膜炎 (RP) 是最常见的 IRD,其特征是 进行性视网膜变性,通常导致视力完全丧失。目前,已有60个基因被 经鉴定含有导致 RP 的突变。第三个是视网膜色素变性 1 (RP1) 基因突变 RP 的最常见原因。 RP1 是一种微管相关蛋白,定位于轴丝 光感受器外节和 RP1 突变导致常染色体显性和常染色体隐性遗传 RP 通过显性负机制。这些特性使 RP1 成为基因治疗的有吸引力的靶点。尽管 腺相关病毒(AAV)介导的基因传递已被充分研究,并已被证明是一种稳健且可靠的方法。 有效的基因治疗方法,RP1太大而无法包装到AAV衣壳中,需要 确定替代策略。使用 RNA-Seq,我们全面表征了视网膜 来自小鼠和人类的转录组,鉴定出 RP1 (nRP1) 的保守次要亚型。 nRP1 包含一个开放阅读框,其长度大约是主要 RP1 同工型的一半,使其适合 打包成AAV。重要的是,它保留了对微管结合至关重要的双皮质素结构域。我们的 初步研究表明,nRP1 在体外定位于微管,在体内定位于轴丝, 这表明它在功能上与规范的 RP1 相似。我们假设 nRP1 在功能上是同源的 与经典 RP1 相比,它可以作为治疗 RP1 相关 RP 的替代基因治疗策略。瞄准 1,我们将全面表征nRP1在体外和体内系统中的功能。这将提供 任何 IRD 基因的次要亚型的第一个功能特征之一。在目标 2 中,我们将继续我们的 通过生成转基因小鼠模型来完成 nRP1 的表征。这将有两个目的:1) 研究 nRP1 的内源性表达,以及 2) 用于确定 nRP1 在 下一个目标。在目标 3 中,我们将通过与我们开发的转基因品系杂交来测试 nRP1 的治疗潜力。 目标 2 使用显性和隐性 Rp1 突变模型。通过使用转基因小鼠模型引入 nRP1, 我们将能够更好地确定功能和形态的救援,而不是使用 AAV 眼睛将表达 nRP1,而不是在 AAV 注射部位单独表达。该提案是一个 确定 nRP1 的功能和治疗潜力的重要第一步。此外,这项工作将作为 其他 IRD 基因的模板太大而无法包装到 AAV 中。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dysregulation of a lncRNA within the TNFRSF10A locus activates cell death pathways.
TNFRSF10A 基因座内的 lncRNA 失调会激活细胞死亡途径。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023-07-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Kaczynski, Tadeusz J;Husami, Nadine J;Au, Elizabeth D;Farkas, Michael H
  • 通讯作者:
    Farkas, Michael H
Micropeptide.
微肽。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Sousa, Maria E;Farkas, Michael H
  • 通讯作者:
    Farkas, Michael H
Exploring the lncRNA localization landscape within the retinal pigment epithelium under normal and stress conditions.
探索正常和应激条件下视网膜色素上皮内的 lncRNA 定位景观。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022-07-26
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Kaczynski, Tadeusz J;Au, Elizabeth D;Farkas, Michael H
  • 通讯作者:
    Farkas, Michael H
Oxidative stress alters transcript localization of disease-associated genes in the retinal pigment epithelium.
氧化应激改变视网膜色素上皮中疾病相关基因的转录定位。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Kaczynski, Tadeusz J;Au, Elizabeth D;Farkas, Michael H
  • 通讯作者:
    Farkas, Michael H
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