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ビガバトリンで治療されたマウスのトランスクリプトーム解析により、網膜シグナル伝達回路に関連する遺伝子の調節障害が同定された
Transcriptome analysis in mice treated with vigabatrin identifies dysregulation of genes associated with retinal signaling circuitry.
PMID: 32679486 DOI: 10.1016/j.eplepsyres.2020.106395.
抄録
ビガバトリン (VGB; γ-ビニル-GABA) は、GABA 異化酵素 GABA-トランスアミナーゼの不可逆的不活性化を介して中枢神経系の GABA を上昇させる抗てんかん薬です。VGBの臨床的有用性は、しかしながら、末梢視野狭窄（pVFC）と網膜神経線維層（RNFL）の菲薄化によって抑制される可能性がある。我々の研究室では、これまでの研究でVGBによるオートファジーの障害が明らかになっている。ここでは、動物にVGBを投与することで、オートファジーと関連したVGB処理網膜の遺伝子発現の変化が明らかになるという仮説を検証した。マウスにVGB（140 mg/kg/d；皮下ミニポンプ）を12日間継続的に投与した（n = 各VGB/車両6台）後、動物を安楽死させた。トランスクリプトーム（RNAseq）解析のために網膜を単離し、qRT-PCRおよび免疫組織化学（IHC）を用いてさらなる検証を行った。112個の異なる発現を示す網膜遺伝子（RNAseq）については、2つのデータベース（Gene Ontology; Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）を用いて、視覚機能に関連する遺伝子を同定した。24個の遺伝子をqRT-PCRで検証し、5個の遺伝子（Gb5, Bdnf, Cplx9, Crh, Sox9）で有意な調節異常が認められた。固定網膜のIHCでは、光受容体細胞でGb5の有意なダウンレギュレーションが確認された。これらの遺伝子はすべて、網膜の機能/回路シグナル伝達に関与していることが以前に示されている。網膜オートファジー遺伝子発現に対するVGBの影響は最小限であった。これは、VGBの摂取に関連した網膜遺伝子発現のトランスクリプトーム解析を行った最初のものであり、VGBのよく知られた眼毒性に関連する可能性のある新規分子標的を浮き彫りにした。
Vigabatrin (VGB; γ-vinyl-GABA) is an antiepileptic drug that elevates CNS GABA via irreversible inactivation of the GABA catabolic enzyme GABA-transaminase. VGB's clinical utility, however, can be curtailed by peripheral visual field constriction (pVFC) and thinning of the retinal nerve fiber layer (RNFL). Earlier studies from our laboratory revealed disruptions of autophagy by VGB. Here, we tested the hypothesis that VGB administration to animals would reveal alterations of gene expression in VGB-treated retina that associated with autophagy. VGB (140 mg/kg/d; subcutaneous minipump) was continuously administered to mice (n = 6 each VGB/vehicle) for 12 days, after which animals were euthanized. Retina was isolated for transcriptome (RNAseq) analysis and further validation using qRT-PCR and immunohistochemistry (IHC). For 112 differentially expressed retinal genes (RNAseq), two databases (Gene Ontology; Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) were used to identify genes associated with visual function. Twenty four genes were subjected to qRT-PCR validation, and five (Gb5, Bdnf, Cplx9, Crh, Sox9) revealed significant dysregulation. IHC of fixed retinas verified significant down-regulation of Gb5 in photoreceptor cells. All of these genes have been previously shown to play a role in retinal function/circuitry signaling. Minimal impact of VGB on retinal autophagic gene expression was observed. This is the first transcriptome analysis of retinal gene expression associated with VGB intake, highlighting potential novel molecular targets potentially related to VGB's well known ocular toxicity.
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