RBP3 AS A THERAPEUTIC APPROACH IN RETINAL DISEASES

Abstract

Vision loss is a major concern in industrialized countries, both due to the impact on quality of life and the associated costs. People over the age of 60 have a chance above 50% of developing a vision problem due to retinal diseases. These diseases can occur due to a variety of factors, including trauma, degeneration, and heredity. They can manifest in a wide range of symptoms, from minor visual problems to complete blindness. Retinal diseases have different causes and types of progression due to the complex and multifactorial nature of the tissue. The most common include age-related macular degeneration (AMD), diabetic retinopathy (DR), retinal detachment, and retinitis pigmentosa (RP). In retinal degeneration, regardless of the cause, vision loss ultimately results from the death of photoreceptors.Gene therapy is a promising new treatment that has the potential to prevent or delay retinal degeneration. This type of therapy uses genetic material to treat or prevent diseases, by modifying or correcting genetic defects before degeneration starts. This approach possesses significant advantages over to traditionally used medicines as it is more effective, has less side effects, and can be used to treat a wide range of diseases. Even in development, it has already offered a diversity of good results in retinal diseases, including RP, macular dystrophy, and age-related macular degeneration (AMD); however, it depends on the identification of relevant therapeutic targets.RBP3 is a lipophilic glycoprotein that is synthesized by photoreceptors and secreted into the interphotoreceptor matrix (IPM). The function of RBP3 is to transport retinoids into and out of photoreceptors. However, this protein also has a protective effect, preventing retinoid chemical degradation. When RBP3 levels are reduced, the process of retinoid transport between photoreceptors and retinal pigment epithelium (RPE) cells becomes compromised, leading to the accumulation of toxic compounds, which can lead to photoreceptors death and subsequent retinal degeneration. In addition, mutations in the RBP3 gene have been associated with various retinal diseases, highlighting its importance in the visual cycle and, therefore, the possibility of being used as a therapeutic target.With this project we try to assess the potential of RBP3 as a therapeutic agent to prevent and/or minimize photoreceptor damage. Based on the increased use of blue light sources in everyday life and possible damage they have on human photoreceptors, we chose a cellular damage model, using 661W cells, with acute exposure to blue light. To determine the accuracy of this hypothesis we used, after confirming the damage, an indirect model, where RBP3 gene was over expressed in HEK293 cells and its conditioned medium (secretome) containing RPB3 protein was used to incubate with blue light-exposed 661W cells.In this study we observed deleterious cellular responses when photoreceptors are exposed to blue light, such as opsin aggregation, protein nitrosylation and apoptosis. Upon the administration of RBP3 we observed a positive effect in cellular stress and cell viability in the in the same conditions, hinting at the gene therapy potential of RBP3 in retinal degeneration.

A perda de visão representa uma grande preocupação nos países industrializados, devido tanto ao impacto na qualidade de vida da população como aos custos associados à mesma. Pessoas com idade superior a 60 anos têm uma probabilidade acima de 50% de desenvolver um problema de visão devido a doenças da retina. Estas podem ocorrer por uma variedade de fatores, incluindo trauma, degeneração e hereditariedade, o que se traduz numa ampla gama de sintomas, desde problemas visuais menores até cegueira completa. Para além disto, apresentam diferentes causas e tipos de progressão devido à natureza complexa e multifatorial do tecido da retina. As mais comuns incluem degeneração macular relacionada com a idade (DMRI), retinopatia diabética, descolamento de retina e retinose pigmentar. Na degeneração da retina, independentemente da causa, a perda de visão resulta inevitavelmente da morte dos fotorreceptores. A terapia génica é um tratamento promissor que tem o potencial de prevenir ou retardar a degeneração da retina. Este tipo de terapia usa material genético para tratar ou prevenir doenças, modificando ou corrigindo defeitos genéticos antes que as células comecem a degenerar. Esta abordagem possui vantagens comparativamente aos fármacos tradicionais sendo mais eficaz porque atua na causa, apresentando menos efeitos colaterais e podendo ser usada para tratar uma ampla gama de doenças. Mesmo em desenvolvimento, já tem oferecido uma diversidade de sucessos especialmente em doenças da retina, incluindo retinite pigmentosa, distrofia macular e degeneração macular relacionada à idade. Deste modo, a identificação de alvos para terapia génica que permitam o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas é de enorme importância. A RBP3 é uma glicoproteína lipofílica que é sintetizada pelos fotorreceptores e secretada na matriz interfotoreceptora e tem como função transportar retinoides para dentro e para fora dos fotorreceptores. Esta proteína tem, no entanto, também um efeito protetor, protegendo os retinoides de degradação química. Quando os níveis de RBP3 estão reduzidos, o processo de transporte de retinoides entre os fotoreceptores e as células do epitélio pigmentar da retina (EPR) fica comprometido, levando à acumulação de compostos tóxicos nos fotoreceptores, o que pode levar à sua morte e à degeneração subsequente da retina. Para além disso, mutações no gene RBP3 têm sido associadas a várias doenças da retina, evidenciando a sua importância no ciclo visual e, portanto, a possibilidade de ser usado como alvo terapêutico.Com este projeto tentamos avaliar o potencial da RBP3 como agente terapêutico para prevenir e/ou minimizar o dano nos fotorreceptores. Baseado no aumento do uso de fontes de luz azul na vida cotidiana e no possível dano que uma excessiva exposição poderá ter sobre os fotorreceptores, escolhemos um modelo de dano celular, usando células semelhantes a fotorreceptores (661W), com exposição aguda a luz azul. Para determinar a exatidão desta hipótese, após confirmar o dano, o gene RBP3 foi sobre expresso em células HEK293 e o seu meio condicionado (secretoma) contendo a proteína RBP3 foi usado para incubar as células 661W expostas à luz azul, após o qual avaliamos o potencial benefício.Neste estudo foi possível observar mecanismos celulares de resposta à exposição dos fotorreceptores à luz azul como a agregação de opsinas, nitração de proteínas e apoptose. Observamos o impacto positivo da administração da RBP3, tanto na viabilidade celular como na redução do stress celular, o que indicia o efeito benéfico da RBP3 em condições de degeneração dos fotoreceptores.