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Publicação
In vitro transcribed mRNA optimization for gene therapy in the eye
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 42.52 MB | Adobe PDF |
Orientador(es)
Resumo(s)
Inherited retinal diseases (IRDs) represent a heterogeneous group of
degenerative diseases, caused by around 300 gene mutations, without an effective
treatment. IRDs constitute the leading cause of blindness worldwide, with a prevalence
of 1 in 2000 individuals. Gene therapy emerges as a promis- ing therapeutic option for
the possible treatment of IRDs. Recent advancements in mRNA therapeutics motivated
the exploration of in vitro transcribed mRNA for therapeutic applications including the
COVID- 19 vaccines. Despite the success of mRNA-based vaccination, little research has
been done on the application of mRNA technology for ocular diseases. Delivering mRNA
to the retina holds substantial advantages, as mRNA is completely functional in the
cytoplasm and does not require nuclear entry, hence does not integrate with the
genome. Furthermore, it presents a transient nature, low-cost produc- tion, and low
immunogenicity. This project aims to explore mRNA efficiency in two retinal pigment
epi- thelium (RPE) cell models: ARPE-19, human induced Pluripotent Stem Cells-derived
RPE (hiPSCs- RPE) and also retinal organoids. In this work, the delivery of a mRNA (GFPmRNA)
using commercial lipid-based nanoparticles (LNPs) was explored. Results
demonstrated that mRNA is efficiently delivered to RPE in a short time (1h-3h).
Moreover, mRNA complexed with LNPs, successfully transfect both ARPE-19 and hiPSCs-
RPE, that lasted up to 30 days without toxicity. Notably, complexed mRNA demonstrated
superior transfection efficiency compared to pDNA and AAV2 strategies. On the other
hand, AAV6 exhibited similar efficiency compared to mRNA delivery in hiPSCs-RPE and
higher in ARPE-19. Despite this, the increased expression of MCP1 was only observed in
viral delivery compared to mRNA transfection, suggesting potential immunogenicity.
Furthermore, in retinal organoids only few Müller glia cells were transfected.
In summary, this study showed a clear advantage of mRNA delivery compared to other
strate- gies in RPE cells and highlights the potential for developing mRNA-based gene
therapies for the treatment of IRDs.
As doenças hereditárias da retina (IRDs) são um grupo heterogéneo de doenças degenerativas, causadas por cerca de 300 mutações genéticas, sem um tratamento eficaz. As IRDs constituem a principal causa de cegueira no mundo, com uma prevalência de 1 em cada 2000 indivíduos. A terapia génica surge como uma promissora opção terapêutica para o possível tratamento das IRDs. Os recen- tes avanços na terapêutica com mRNA, motivaram a investigação da transcrição in vitro de mRNA para aplicações terapêuticas, incluindo as vacinas COVID-19. Apesar do sucesso da vacinação baseada em mRNA, pouca investigação tem sido realizada sobre a aplicação da tecnologia de mRNA a doenças oculares. A entrega de mRNA à retina apresenta vantagens substanciais, pois o mRNA é totalmente funcional no citoplasma e não requer entrada no núcleo, pelo que não se integra no genoma. Além disso, apresenta uma natureza transitória, baixo custo de produção e baixa imunogenicidade. Este projeto visa explorar a eficiência do mRNA em dois modelos celulares do epitélio pigmentar da retina (RPE): ARPE-19, células estaminais pluripotentes humanas induzidas diferenciadas em RPE (hiPSCs- RPE) e também organoides de retina. Neste trabalho, foi explorada a administração de mRNA (mRNA- GFP) utilizando nanopartículas comerciais de base lipídica (LNPs). Os resultados demonstraram que o mRNA é entregue de forma eficaz às células RPE num curto espaço de tempo (1h-3h). Além disso, o mRNA complexado com LNPs transfectou com sucesso tanto ARPE-19 como hiPSCs-RPE, com uma duração até 30 dias sem toxicidade. Notavelmente, o mRNA complexado demonstrou uma eficiência de transfecção superior em comparação com as estratégias de pDNA e AAV2. Por outro lado, o AAV6 apresentou uma eficiência semelhante à entrega do mRNA nas hiPSCs-RPE e superior nas ARPE-19. Apesar disso, o aumento na expressão de MCP1 foi apenas observado na entrega viral em comparação com a transfecção de mRNA, sugerindo potencial imunogenicidade. Além disso, em organoides de retina, apenas algumas células da Müller glia foram transfectadas. Em resumo, este estudo demonstrou um benefício claro da administração de mRNA comparativamente com outras estratégias em células RPE, e destaca o potencial de desenvolver terapias gené- ticas baseadas em mRNA para o tratamento de IRDs.
As doenças hereditárias da retina (IRDs) são um grupo heterogéneo de doenças degenerativas, causadas por cerca de 300 mutações genéticas, sem um tratamento eficaz. As IRDs constituem a principal causa de cegueira no mundo, com uma prevalência de 1 em cada 2000 indivíduos. A terapia génica surge como uma promissora opção terapêutica para o possível tratamento das IRDs. Os recen- tes avanços na terapêutica com mRNA, motivaram a investigação da transcrição in vitro de mRNA para aplicações terapêuticas, incluindo as vacinas COVID-19. Apesar do sucesso da vacinação baseada em mRNA, pouca investigação tem sido realizada sobre a aplicação da tecnologia de mRNA a doenças oculares. A entrega de mRNA à retina apresenta vantagens substanciais, pois o mRNA é totalmente funcional no citoplasma e não requer entrada no núcleo, pelo que não se integra no genoma. Além disso, apresenta uma natureza transitória, baixo custo de produção e baixa imunogenicidade. Este projeto visa explorar a eficiência do mRNA em dois modelos celulares do epitélio pigmentar da retina (RPE): ARPE-19, células estaminais pluripotentes humanas induzidas diferenciadas em RPE (hiPSCs- RPE) e também organoides de retina. Neste trabalho, foi explorada a administração de mRNA (mRNA- GFP) utilizando nanopartículas comerciais de base lipídica (LNPs). Os resultados demonstraram que o mRNA é entregue de forma eficaz às células RPE num curto espaço de tempo (1h-3h). Além disso, o mRNA complexado com LNPs transfectou com sucesso tanto ARPE-19 como hiPSCs-RPE, com uma duração até 30 dias sem toxicidade. Notavelmente, o mRNA complexado demonstrou uma eficiência de transfecção superior em comparação com as estratégias de pDNA e AAV2. Por outro lado, o AAV6 apresentou uma eficiência semelhante à entrega do mRNA nas hiPSCs-RPE e superior nas ARPE-19. Apesar disso, o aumento na expressão de MCP1 foi apenas observado na entrega viral em comparação com a transfecção de mRNA, sugerindo potencial imunogenicidade. Além disso, em organoides de retina, apenas algumas células da Müller glia foram transfectadas. Em resumo, este estudo demonstrou um benefício claro da administração de mRNA comparativamente com outras estratégias em células RPE, e destaca o potencial de desenvolver terapias gené- ticas baseadas em mRNA para o tratamento de IRDs.
Descrição
Palavras-chave
lARPE-19 Gene therapy human induced Pluripotent Stem Cells mRNA Lipid Nanoparticles Retinal Organoids