Photorezeptoren: Zapfenvorläufer weisen transkriptomische Merkmale wie Retinoblastomzellen auf

Eine neue Studie unter Beteiligung von Forschern des Children’s Hospital Los Angeles, USA, hat die Entwicklung von Photorezeptoren kartiert und Faktoren aufgezeigt, die Zapfen-Photorezeptoren für Retinoblastome prädisponieren können.

Alle Zapfen- und Stäbchen-Photorezeptoren werden im Mutterleib gebildet. Anomalien in der Entwicklung der Netzhautzellen können zu Sehstörungen wie Netzhautdystrophien oder Retinoblastom führen. Dabei dienen interessanterweise die Zapfen als Ursprungszellen für das Retinoblastom. Das Verständnis der normalen Netzhautentwicklung kann entscheidend für die Verbesserung der Prävention und Behandlung dieser Erkrankungen sein.

Identifizierung von RNA-Isoformen in sich entwickelnden Netzhautzellen

Ziel der Studie war es, die frühe Entwicklung von Zapfen- und Stäbchen-Photorezeptoren mithilfe der vollständigen Einzelzell-RNA-Sequenzierung zu identifizieren und zu charakterisieren. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in der Fachzeitschrift „Elife“ veröffentlicht.

Die Einzelzell-RNA-Sequenzierung ermöglicht den Forschern zufolge die Identifizierung von RNA-Isoformen von etwa 8000 Genen in jeder sich entwickelnden Netzhautzelle. RNA-Isoformen sind alternative Versionen von Gen-Transkripten, die zur Bildung der Zellidentität und -funktion beitragen. Die Wissenschaftler erklären, dass dieser Ansatz ein detaillierteres Bild der Netzhautentwicklung als bisherige Methoden bietet. Zudem erlaube er eine präzise Auflösung der Zellzustände sowie die Identifizierung von zelltypspezifischen Regulationsnetzwerken und Transkript-Isoformen. Das könnte helfen, besser zu verstehen, warum Zapfenzellen anfällig für die Entwicklung eines Retinoblastoms sein können.

Zapfenvorläufer weisen ähnliche transkriptomische Merkmale wie Retinoblastomzellen auf

Dr. David Cobrinik und seine Kollegen fanden heraus, dass Zapfen-Photorezeptoren im Frühstadium (Zapfenvorläufer) ähnliche transkriptomische Merkmale aufweisen wie Retinoblastomzellen – der Zelltyp, aus dem das Retinoblastom entsteht. Die Zapfenvorläufer exprimieren, so heißt es weiter, sowohl zapfen- als auch stabassoziierte Gene. Sie bevorzugen jedoch zapfenspezifische RNA-Isoformen, ähnlich wie Retinoblastomzellen. Bemerkenswert sei, dass Zapfenvorläufer eine hohe Expression von SYK aufweisen. Das ist ein Protein, das in der Krebsbiologie eine Rolle spielt und möglicherweise zur Entstehung von Retinoblastomen nach dem Verlust des Tumorsuppressorgens RB1 beiträgt, wie die Forscher hinzufügen.

Neue Ansätze zur Prävention oder Behandlung von Netzhauterkrankungen

In weitere Analysen identifizierten die Wissenschaftler unterschiedliche Reifungsverläufe bei Zapfen- und Stäbchenvorläufern, die sich durch Unterschiede in der Expression von Transkriptionsfaktoren und der selektiven Expression von RNA-Isoformen auszeichnen. Den Forscher zufolge zeigen diese Ergebnisse, wie sich Photorezeptoren im Laufe der Zeit entwickeln und unterstreichen die intrinsische Anfälligkeit reifender Zapfenvorläufer für onkogene Transformationen.

Insgesamt liefert diese Studie eine hochauflösende Karte der Entwicklung menschlicher Photorezeptoren und deckt molekulare Merkmale auf, die Zapfenvorläufer für ein Retinoblastom prädisponieren könnten. Diese Erkenntnisse könnten zukünftige Strategien zur Prävention oder Behandlung von Netzhauterkrankungen bei Kindern und jungen Erwachsenen beeinflussen.

(sas/BIERMANN)