Ученые подведомственного Минобрнауки России Института биологии гена (ИБГ) РАН придумали, как решить один из основных недостатков использования заместительной генной терапии при лечении наследственного заболевания миодистрофии Дюшенна (МДД). Исследователи выяснили, что в качестве безопасной и эффективной генной терапии этого заболевания можно использовать белок утрофин, дублирующий функции дистрофина, дефицит которого и приводит к миодистрофии Дюшенна. Работа поддержана Минобрнауки России.
Фото: akira hojo / unsplash.com
Фото: akira hojo / unsplash.com
К развитию наследственного заболевания может привести мутация в гене. Облегчить или даже победить болезнь можно доставкой в клетки рабочей копии поломанного гена. Курьерами для гена выступают аденоассоциированные вирусы (сокращенно ААВ). Такие вирусы обладают множеством полезных свойств. Например, они не способны самостоятельно размножаться и не вызывают никаких заболеваний в организме человека. ААВ могут проникать в делящиеся и неделящиеся клетки. Кроме того, из этих вирусов можно без последствий удалить до 96% их собственного генома.
Миодистрофия Дюшенна — тяжелое наследственное заболевание, которое характеризуется прогрессирующей мышечной слабостью и разрушением мышц. Заболевание вызывают различные мутации в гене DMD (ген дистрофина). Терапия МДД направлена на восстановление экспрессии дистрофина — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена преобразуется в РНК, а затем в белок.
Для лечения МДД одобрено несколько препаратов, действующих на уровне сплайсинга (удаление некодирующих фрагментов нуклеиновых кислот). В момент образования РНК с мутацией в клетках пациентов препараты связываются с мутантным участком и предотвращают их участие в дальнейшем образовании белка. Образуется укороченный, но функциональный дистрофин. Такие препараты необходимо принимать постоянно в течение всей жизни, в отличие от генной терапии с помощью ААВ. Кроме того, они подходят только для отдельных групп пациентов, имеющих определенные мутации в гене дистрофина.
На стадии клинических испытаний находятся препараты генной терапии, основанные на использовании аденоассоциированных вирусов (ААВ) для доставки укороченной версии гена дистрофина. Такие препараты универсальны, и применить их можно для всех пациентов, причем для остановки заболевания требуется всего одна инъекция. Одним из основных недостатков этого терапевтического подхода стал возможный иммунный ответ на белок дистрофин у пациентов с МДД: организм считает укороченный дистрофин, который отсутствовал ранее в клетках, чужеродным и избавляется от него.
Ученые лаборатории моделирования и терапии наследственных заболеваний ИБГ РАН предложили доставлять вместо дистрофина белок утрофин в укороченной форме (микроутрофин). Утрофин на 73% идентичен дистрофину по аминокислотному составу. Ученые выяснили, что использование утрофина позволяет снизить иммунный ответ на вводимый лекарственный препарат. Исследователи сконструировали ААВ-вектор, кодирующий микроутрофин человека, оптимизированный для улучшенной экспрессии в мышечных и сердечных клетках.
«Терапевтический эффект полученного вирусного препарата проверили на модельных мышах с миодистрофией Дюшенна. Нам удалось показать улучшение функциональных свойств мышечной ткани, снижение уровня креатинкиназы и низкий уровень иммунного ответа по сравнению с ответом, вызванным введением аналогичной конструкции с микродистрофином. Исследование на токсичность также не выявило неблагоприятных изменений»,— сообщила научный сотрудник лаборатории моделирования и терапии наследственных заболеваний ИБГ РАН Татьяна Егорова.
В настоящее время в лаборатории проводятся дополнительные исследования для увеличения экспрессии терапевтических генов в мышечной ткани с целью снижения необходимой дозы препарата.
Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports: Starikova, A.V., Skopenkova, V.V., Polikarpova, A.V. et al. Therapeutic potential of highly functional codon-optimized microutrophin for muscle-specific expression. Sci Rep 12, 848 (2022).https://doi.org/10.1038/s41598-022-04892-x