Doctorat: Tecnologia avançada de microscopi per estudiar el dany ocular en JEB

Fins al 2027.

Investigador principal:

El Dr. Kevin Hamill va completar el seu doctorat sobre mutacions genètiques en subunitats de laminina i dirigeix ​​un laboratori dedicat a comprendre com funciona la proteïna laminina 332 en la salut i la malaltia. Ha defensat durant molt de temps la imatge de cèl·lules vives de les laminines i recentment ha supervisat un projecte de doctorat que va produir eines de superresolució lentiviral per a la visualització de la laminina. El seu equip té experiència amb models corneals, ha utilitzat l'etiquetatge basat en CRISPR de proteïnes de la matriu extracel·lular i està desenvolupant enfocaments terapèutics d'ARN per al trastorn limbal-corneal hereditari, l'aníria.

Cosupervisor/a:

Dra. Lucy Bosworth és un especialista en medicina regenerativa que dissenya noves estructures de fibra d'hidrogel que imiten les propietats estromals natives.

«Aquest projecte accelerarà la cerca de nous tractaments que protegeixin contra la pèrdua de visió en la JEB i les malalties corneals relacionades. Al final del doctorat, tindrem una plataforma que podrà provar fàrmacs i teràpies gèniques utilitzant models d'ulls humans dissenyats... Aquestes troballes poden conduir a noves teràpies en un termini de cinc a vuit anys per a persones amb risc de pèrdua de visió. Més enllà de la JEB, la recerca també aprofundirà en la comprensió de la curació de ferides i els danys relacionats amb l'edat a l'ull.»

– Dr. Kevin Hamill

Títol de la beca: Imatges de superresolució de la laminina 332 per disseccionar el mecanisme i desenvolupar tractaments per a l'epidermolisi ampul·lar unional.

Antecedents de la condició o tema:

L'epidermolisi ampul·lar juncional (EJ) és una afecció hereditària rara en què una fricció menor provoca butllofes doloroses a la pell i les membranes mucoses. A l'ull, la ruptura repetida de l'epiteli corneal provoca erosions cròniques, cicatrius, creixement vascular i, en última instància, pèrdua de visió. Des de la infància, els pacients s'enfronten a cures diàries de ferides, risc d'infecció i dolor implacable. Actes simples com parpellejar, rentar-se o tocar poden desencadenar noves lesions. El tractament actual es basa en apòsits, antibiòtics i lubricants que tracten els símptomes però no fan res per prevenir la formació de butllofes. Per a aquells amb afectació corneal, fins i tot els procediments oftalmològics rutinaris comporten un alt risc. L'absència d'una cura significa que els pacients amb EJ pateixen discapacitat de per vida, aïllament social i angoixa emocional. Una comprensió més profunda dels fonaments moleculars de la fragilitat dels teixits a la còrnia és essencial per trencar aquest cicle de lesions i permetre teràpies veritablement restauradores.

Quina necessitat/problema/buit de coneixement no cobert ajuda a abordar:

Diversos equips estan desenvolupant tractaments per a la JEB, però no hi ha cap plataforma específica de la còrnia que pugui predir amb robustesa l'eficàcia clínica. Les cèl·lules epitelials corneals depenen d'una proteïna anomenada laminina-332, i una part d'aquesta, feta a partir del gen LAMB3, és defectuosa (mutada) en la majoria dels casos de JEB. Els models existents no proporcionen prou detalls sobre com funciona la proteïna laminina per explicar com les diferents mutacions dels pacients afecten aquesta proteïna. A més, els enfocaments actuals utilitzats per provar nous fàrmacs no poden processar moltes mostres alhora. Les tècniques d'imatge avançades, inclosa la microscòpia de superresolució, ara ofereixen l'oportunitat d'estudiar com s'organitza la laminina-332, com la mutació de LAMB3 interromp l'adhesió cel·lular i si les teràpies restauren l'arquitectura normal a una escala que abans no era possible. Crearem una plataforma de doble ús: per a la imatge i la comprensió de la malaltia, que es pot utilitzar en el cribratge de fàrmacs candidats, per permetre proves ràpides d'intervencions per tractar aquesta malaltia debilitant.

Objectiu del projecte:

Aquest projecte té com a objectiu aprofundir en el coneixement de la biologia de la laminina-332 i determinar l'impacte de les mutacions causants de la malaltia JEB en el seu paper en la salut corneal. També busca establir una plataforma experimental robusta que permeti la detecció ràpida i a gran escala de fàrmacs nous, emergents o reutilitzats per identificar teràpies efectives per a la JEB.

Procediments/objectius clau:

• Utilitzeu l'edició genètica per etiquetar amb precisió la proteïna laminina β3, essencial per a l'estructura de la còrnia, amb una petita etiqueta fluorescent a les cèl·lules de l'ull humà.
• Observeu mitjançant imatges en time-lapse com les cèl·lules munten les xarxes de laminina-332 mitjançant microscopis potents que extreuen informació a escala de proteïnes individuals.
• Recrear les mutacions genètiques més comunes que causen la JEB en aquestes cèl·lules marcades per modelar la malaltia.
• Compareu la laminina-332 en cèl·lules sanes o JEB en cultius plans i equivalents de teixit corneal més realistes,
• Introduir lesions per comprovar com es reparen aquestes cèl·lules, capturant el procés de curació amb un detall sense precedents.
• Utilitzeu les nostres noves cèl·lules en una prova relativament senzilla, on si un tractament farmacològic funciona, les cèl·lules reparades emeten una lectura fluorescent que pot ser quantificada automàticament per màquines.
• Validar aquest nou assaig de detecció de fàrmacs perquè estigui a punt per a l'ampliació per cribrar grans biblioteques de fàrmacs nous i reutilitzats.
• En general: crear una plataforma de proves fiable per estudiar tant els processos com els tractaments de la malaltia JEB, que els investigadors de tot el món puguin utilitzar, reduint la necessitat de proves amb animals.
• Aprèn coses noves sobre com es comporta la laminina-332 en ulls normals i danyats, amb lliçons que es poden aplicar a altres malalties oculars.

Impacte potencial en persones amb pèrdua de visió o en risc de patir-la:

Aquest projecte accelerarà la cerca de nous tractaments que protegeixin contra la pèrdua de visió en la JEB i les malalties corneals relacionades. Al final del doctorat, tindrem una plataforma que podrà provar fàrmacs i teràpies gèniques utilitzant models d'ulls humans dissenyats. Es podrien identificar tractaments prometedors més ràpidament, a un cost menor i amb menys dependència de les proves amb animals. Aquestes troballes poden conduir a noves teràpies en un termini de cinc a vuit anys per a persones amb risc de pèrdua de visió. Més enllà de la JEB, la recerca també aprofundirà en la comprensió de la curació de les ferides i els danys relacionats amb l'edat a l'ull.

Fins al 2027.