Редактирование генома помогло снизить концентрацию «плохого» холестерина в крови
Американские ученые при помощи фермента для редактирования генома под названием мегануклеаза успешно выключили в печени обезьян ген PCSK9, контролирующий уровень липопротеинов низкой плотности в крови. Частичное выключение гена привело к снижению концентрации ЛПНП и связанного с ними «плохого» холестерина в крови животных. Этот подход, таким образом, можно рассматривать как перспективное средство для облегчения состояния людей с высоким риском сердечно-сосудистых заболеваний, пишут авторы в своей статье в Nature Biotechnology.
Несмотря на резко возросшую в последние годы популярность CRISPR/Cas в качестве средства редактирования генома человека, предшественники этой системы также активно тестируются в качестве потенциальных терапевтических агентов. К примеру, ферменты мегануклеазы узнают и разрезают очень длинную последовательность ДНК (14-40 нуклеотидов). Такой длинный сайт узнавания значительно снижает возможность нецелевого разрезания генома. Кроме того, в отличие от Cas9, чтобы разрезать ДНК, мегануклеазам не нужна РНК-затравка. С другой стороны, если Cas9 при помощи РНК-гида можно направить к любому месту в геноме, мегануклеазы способны распознавать одну-единственную последовательность, под которую они «заточены».
В своей работе ученые из отдела генной терапии Медицинской школы Перельмана университета Пенсильвании (США) продемонстрировали на примере макак-резусов способность специально спроектированной мегануклеазы на основе эндонуклеазы I-CreI эффективно разрезать ДНК при доставке in vivo. Двуцепочечный разрыв, который вносится ферментом, залечивается клеточной системой репарации с образованием небольших делеций или вставок. Если эти делеции образуются в кодирующей последовательности гена, это приводит к его поломке.
В качестве мишени исследователи выбрали ген PCSK9, который экспрессируется в печени и кодирует белок, контролирующий концентрацию липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в плазме крови. Эта фракция липопротеинов связывает холестерин и формирует отложения на стенках артерий. Известно, что высокая активность PCSK9 коррелирует с гиперхолестеролемией и предрасположенностью к коронарной болезни сердца, а низкая — наоборот, снижает концентрацию ЛПНП и риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Авторы новой работы модифицировали эндонуклеазу I-CreI из водоросли Chlamydomonas reinhardtii при помощи компьютерного моделирования и направленной эволюции фермента так, чтобы она узнавала консервативный у макаки и человека участок гена PCSK9. Два полученных варианта мегануклеазы M1PCSK9 и M2PCSK9 в составе адено-ассоциированного вируса вкололи в кровь шести макакам. После введения вируса животных наблюдали вплоть до года, у всех стабильно снизился уровень экспрессии PCSK9 на 30-84 процента в зависимости от дозы вектора. При этом концентрация холестерина, связанного с ЛПНП, снизилась на 50-60 процентов.
Кроме того, у животных брали биопсию печени, чтобы проверить наличие трансгенной ДНК и РНК. На 17 день после введения вируса в 70-80 процентах гепатоцитов наблюдалась экспрессия трансгена, при этом на 129 день она практически исчезла. Существенного иммунного ответа на введенный трансген у животных не наблюдалось.
Первое в своем роде небольшое клиническое испытание на людях для редактирования ДНК в клетках печени в прошлом году запустила компания Sangamo Therapeutics — мы
об их первом пациенте Брайане Мадо. В качестве инструмента редактирования генома ученые использовали нуклеазу с «цинковыми пальцами», распознающими нужные последовательности в ДНК.
испытания должны быть обнародованы только в 2021 году.
Они не вызвали нежелательных реакций
Первая фаза клинических испытаний показала, что имплантация предшественников дофаминергических нейронов, полученных из эмбриональных стволовых клеток, в головной мозг людей с болезнью Паркинсона безопасна и приводит к облегчению двигательных нарушений. Как сообщается на сайте компании-разработчика терапии BlueRock Therapeutics, по данным позитронно-эмиссионной томографии после имплантации клетки в клетках наблюдался рост дофаминергической активности. Идея о том, что при болезни Паркинсона может помочь восстановление или замена пораженных дофаминергических нейронов с помощью клеточной терапии, появилась в начале 80-х годов прошлого столетия. Тогда врачи и ученые предположили, что клетки различных обновляющихся тканевых популяций могут заменить клетки, продуцирующие дофамин. В основном такие манипуляции проводили на животных, и эти исследования продолжаются и по сей день. В 2020 году американские ученые опубликовали результаты первого клинического исследования клеточной терапии болезни Паркинсона на людях. Тогда пациенту с болезнью Паркинсона пересадили нейроны, полученные из клеток его кожи. За два с половиной года у него не возникло никаких побочных эффектов, а нейродегенерация затормозилась. Теперь на Международном конгрессе по болезни Паркинсона и двигательным расстройствам представители фармацевтической компании Bayer и компании BlueRock Therapeutics, занимающейся клеточной терапией, объявили о результатах первой фазы клинических испытаний клеточной терапии болезни Паркинсона у 12 человек. Терапия состояла в том, что из эмбриональных плюрипотентных стволовых клеток получают предшественники дофаминергических нейронов, которые имплантируют в головной мозг человека. У всех 12 участников нейроны прижились хорошо, а вся процедуры не вызвала серьезных нежелательных реакций. Кроме того, позитронно-эмиссионная томография показала признаки выживания и приживления клеток как в группах с низкой, так и в группе с высокой дозой клеток. Через год после процедуры у семи участников, получивших высокую дозу, время облегчения симптомов в среднем увеличилась на 2,16 часа в день, а время ухудшения симптомов сократилось на 1,91 часа в день. У пяти участников из группы меньшей дозы сообщили о меньшем абсолютном изменении периодов с симптомами и без них. В целом тяжесть моторных нарушений значительно снизилась. Старт второй фазы испытаний этой терапии намечен на первую половину 2024 года. Ранее мы рассказывали о том, что развитие болезни Паркинсона можно спрогнозировать по толщине слоев сетчатки глаза.