В ходе тестирования методика исправляет генетический дефект нервно-мышечного заболевания без излечения – 30.04.2021 – Наука

С момента завершения проекта «Геном человека» на рубеже ХХ и ХХI веков одной из величайших амбиций ученых и врачей было использование знаний, полученных из трех миллиардов пар букв в нашей ДНК, для лечения болезней.

Одним из них является мышечная дистрофия Дюшенна (МДД), серьезное нервно-мышечное заболевание, от которого обычно умирают пациенты на третьем десятилетии жизни.

Ученые из Юго-западного медицинского центра Техасского университета (UTSW) в США успешно разработали в лаборатории инструменты генной терапии, которые могут навсегда исправить наиболее распространенный тип генетического дефекта в клетках и мышах. Исследование было опубликовано в пятницу (30) в журнале Science Advances.

Болезнь поражает 1 из 3500 рожденных мальчиков. Девочек щадят, потому что, даже если они получают дефектный ген, у них почти всегда есть его хорошая копия на другой Х-хромосоме – одна унаследована от отца, а другая – от матери. У мальчиков же есть только одна Х-хромосома, унаследованная от матери; у них другая половая хромосома – это Y, унаследованная от отца.

Этот измененный ген делает мышечные клетки чрезвычайно хрупкими. Во время сокращения мышц они не могут поддерживать структуру, вызывая своеобразное самоуничтожение. Помимо функционального нарушения появляется воспаление, которое также способствует мышечной дисфункции.

Поражаются не только мышцы, связанные со скелетом (такие как бицепсы, икры, грудные мышцы, ягодицы, квадрицепсы и т. Д.), Но и сердце. Тело не может восстановить мышцы, потому что они разрушены. Нарушаются сердечная и дыхательная функции.

Для исследования ученые создали мышь, у которой был тот же тип изменений, что и у 8% людей с МДД. Этот тип изменения, как и в большинстве случаев заболевания, приводит к неправильному считыванию ДНК, в результате чего белок дистрофин становится неполным и нефункциональным.

Имея это в виду, исследователи разработали план по исправлению этого недостатка, но это была непростая задача. Что им удалось сделать, так это перестроить экзоны, которые представляют собой последовательности ДНК, ответственные за кусок белка. В гене дистрофина 79 экзонов, то есть мы можем представить, что белок имеет 79 частей в заранее определенной последовательности.

Речь идет о делеции экзона 51. Задача заключалась в том, чтобы навсегда изменить способ считывания и трансляции последовательности в белок. Для этого необходимо было спасти все, что происходило из экзона 52.

С изменением буквы (или основания) на конце экзона 50 можно было сместить чтение с экзона 49 на экзон 52, образуя немного более короткую версию дистрофина, но способную выполнять большинство своих клеточных функций.

Для этого использовалась базовая техника редактирования (замена «строчных букв»). Исследования проводились на мышах и в клетках сердечной мышцы (кардиомиоциты), выращенных в лаборатории.

Другая тактика заключалась в вставке двух оснований в экзон 52, что предотвращало усечение белка. Это было сделано в клетках сердца на основе зонда (отвечающего за поиск нужного места для изменения в молекуле ДНК) и молекулярных ножниц, способных вносить желаемые изменения.

В обоих экспериментах с культивированными клетками не только начал обнаруживаться белок, но также наблюдалось снижение аритмии, одного из признаков дефектных клеток.
«В принципе, полное восстановление отсутствующего экзона было бы лучшей стратегией, но на данный момент нет доступных технологий редактирования генов для достижения этого в мышечных волокнах и кардиомиоцитах», – сказал ведущий автор исследования Франческо Чемелло и ведущий автор. , Эрик Олсон, по электронной почте.

По оценке невролога Сары Камаргос, профессора UFMG, новая работа вносит оптимизм в борьбу с дистрофией Дюшенна. «С этим улучшенным изданием и этим обменом базами можно приблизиться к миру изменений», – говорит он. «Это пример персонализированной медицины, которая лечит несколько делеций одного и того же гена».

Йонас Сауте, координатор амбулаторной клиники генетики нервно-мышечных заболеваний Клинической больницы Порту-Алегри и профессор UFRGS, объясняет, что уже есть другие попытки генной терапии МДД, например, введение микродистрофина и минидистрофина – много более короткие версии дистрофина, но которые теоретически все еще сохраняют некоторую функцию. Однако результаты все еще не так последовательны.

На данный момент, говорит Сауте, пациентам доступно лечение кортикостероидами (противовоспалительными препаратами) и молекулами, которые пытаются заставить «пропускать экзоны» (пропуск экзонов), с тем недостатком, что их нужно вводить всю неделю.

«Мы работаем над оптимизацией этих стратегий и достижением максимальной эффективности коррекции наиболее распространенных мутаций у пациентов с МДД. К сожалению, встречаются менее частые мутации в конкретных важных областях в начале и в конце гена DMD, которые нельзя изменить таким образом. Одна из наших будущих целей – найти решение для исправления и этих мутаций », – отмечают авторы исследования в своем отчете.

Исследователи отмечают, что препятствием для дальнейших исследований на людях является возможность генетических изменений в неправильных местах (и потенциально катастрофических последствий, таких как склонность к раку). Чемелло и его коллеги не обнаружили каких-либо неспецифических изменений, но это сканирование, которое следует выполнять при каждой попытке лечения для каждого типа удаления.

Back to top button