Stargardt disease is a currently untreatable, inherited neurodegenerative disease that leads to macular degeneration and blindness due to loss-of-function mutations in the ABCA4 gene. We have designed a dual adeno-associated viral vector split-intein adenine base-editing strategy to correct the most common mutation in ABCA4 (c.5882G>A, p.G1961E). We optimized ABCA4 base editing in human models, including retinal organoids, iPSC-derived retinal pigment epithelial cells (RPE), as well as adult human retinal- and RPE/choroid explants in vitro. The resulting gene therapy vectors achieved high levels of gene correction in mutation-carrying mice and in non-human primates, with an average editing of 37% of photoreceptors and 73% of RPE cells in vivo. The high editing rates in primates make way for precise and efficient gene editing in other neurodegenerative ocular diseases.

No abstract

Összefoglaló. A látószerv különböző betegségei, valamint egyes szisztémás megbetegedések részben vagy kifejezetten az ideghártya károsodásával járnak. A patológia segítségével ma már tudjuk, hogy ezek a betegségek a retina mely rétegének vagy rétegeinek elváltozásait okozzák: míg az időskori maculadegeneratio a külső retinában található fotoreceptorokat érinti kifejezetten a fovea centralis területén, addig a glaucoma a belső retina ganglionsejtjeinek pusztulásával, valamint e sejtek opticusrostjainak károsodásával jár a stratum ganglionaréban és a stratum neurofibrarumban. Az emberi retina sejtjei azonban egyelőre nem maradéktalanul karakterizáltak, az egyes sejttípusok számát csak becsülni tudjuk, így nem írhatók le az egyes sejtszintű elváltozások sem kellő pontossággal. A szövettani feldolgozás és vizsgálat megfelelő részletességgel tájékoztat a diagnózisról és az elváltozás súlyosságáról, értelemszerűen azonban ez a módszer in vivo nem használható a mindennapi klinikai gyakorlatban. A sejtszintű elváltozások ismerete az egyes kórképekben felvetette és szükségessé tette olyan in vivo, a klinikumban is alkalmazható vizsgálómódszerek kifejlesztését, amelyek lehetőséget nyújtanak a retina neurális és egyéb sejtjeinek celluláris és szubcelluláris szintű vizsgálatára, ideértve a vér alakos elemeit is, amelyek egészséges vagy neovascularis eredetű erekben áramlanak. A jelenleg is használt klinikai vizsgálatok mellett ezek a képalkotó módszerek segítségül szolgálhatnak a diagnózis megerősítésében vagy elvetésében, emellett az elváltozás súlyosságának megítélésében, valamint a progresszió vagy remisszió monitorozásában. Orv Hetil. 2021; 162(22): 851–860. Summary. Diseases of the visual system as well as many systemic illnesses are usually associated with retinal damage. With the help of pathology, we can clearly identify the affected layer(s): while age-related macular degeneration mostly damages the photoreceptors in the outer retina at the central fovea, glaucoma promotes ganglion cell death in the ganglion cell layer and damages respective neural fibers. However, the diverse cell types of the human retina have not been fully characterized yet, thus in most cases our knowledge on cellular pathologies is not precise enough. While histopathological preparation and examination of the retinal tissue provide more detailed information about the diagnosis and the severity of the condition, unfortunately, it cannot be used in vivo in everyday clinical practice. Our understanding of the cellular changes in different diseases has revealed a need for new everyday clinical examination methods that can be used in vivo to asses cellular and subcellular changes in neural and other cells of the retina, such as blood cells flowing in healthy vessels or in vessels of neovascular origin. In addition to the currently used clinical examination methods, these imaging methods could help confirm or dismiss diagnoses, assess the severity of a condition, and monitor disease progression or remission. Orv Hetil. 2021; 162(22): 851–860.