Gene Therapy in Ophthalmology: Validation on Cultured Retinal Cells and Explants from Postmortem Human Eyes

Abstract

Gene therapy studies in primates can provide important information regarding vector tropism, specific cellular expression, biodistribution, and safety prior to clinical trials. In this study, we report the assessment of transduction efficiency of recombinant adeno-associated virus (rAAV) vectors using human postmortem retina. Transductions were performed using two in vitro models prepared from human tissue: dissociated cell cultures and retinal explants. These models were used to assess cellular tropism and selectivity of rAAV vectors encoding for fluorescent proteins under the control of different promoters. These promoters were a ubiquitous cytomegalovirus promoter and a cell type-specific promoter targeting expression in ON bipolar cells. The results demonstrate that this in vitro approach can limit the use of living primates for the validation of gene therapy in vision and ophthalmology.

Optogenetic therapy for retinitis pigmentosa

“…51 Gene expression with current AAV serotypes and/or promoters is not yet efficient in human ON bipolar cells. 52 has not yet been achieved. A fifth current strategy exploits the finding in the rd1 mouse model of RP that the advent of a complete lack of rod-and cone-mediated light responses does not correspond to the advent of the death of rods and cones.…”

“…Testing many different promoters in vivo in primates is not possible. Recently an in vitro model system, a post-mortem human retina preparation in culture, has been developed 24,52 that allows the investigation of gene expression from viral vectors. Although viral access to different retinal cell types is likely be different in vitro and in vivo, transducing human retina in culture allows one to make qualitative comparisons between the efficiency and specificity among different promoters.…”

Dégénérescence des photorécepteurs: stratégies thérapeutiques et nouvelles perspectives

“…Enfin, un criblage à haut débit réalisé sur des cultures enrichies en cônes de poulet a permis d'identifier le facteur de survie des cônes rod-derived cone viability factor (RdCFV ; Leveillard et al 2004). L'invalidation du gène codant cette protéine conduit chez la souris à une dégénérescence des photorécepteurs à cône en accord avec son effet trophique sur ces cellules (Cronin et al 2010). Certaines formes de l'amaurose congénitale de Leber seraient associées à des variants génétiques du gène (Hanein et al 2006).…”

“…Cette fois-ci, un rétablissement de la fonction visuelle a pu être démontré par des tests optomoteurs à un stade où tous les photorécepteurs sont dégénérés ou non fonctionnels. Cependant, l'impossibilité de produire un vecteur viral capable de transfecter ces cellules n'a pas permis le transfert clinique de cette approche (Fradot et al 2010). La présence de nombreux photorécepteurs à cône non fonctionnels chez les patients aveugles atteints de rétinopathies pigmentaires (Li et al 1995) a suggéré l'idée de réactiver ces cellules dites « dormantes » ( figure 2D; Busskamp et al 2010).…”

“…Cependant, l'impossibilité de produire un vecteur viral capable de transfecter ces cellules n'a pas permis le transfert clinique de cette approche (Fradot et al 2010). La présence de nombreux photorécepteurs à cône non fonctionnels chez les patients aveugles atteints de rétinopathies pigmentaires (Li et al 1995) a suggéré l'idée de réactiver ces cellules dites « dormantes » ( figure 2D; Busskamp et al 2010). Les photorécepteurs étant normalement hyperpolarisés par la lumière, c'est la protéine NpHR qui a été introduite chez la souris rd1 à un stade où subsistent des cônes non fonctionnels (Busskamp et al 2010).…”