Генная терапия предотвратила слепоту у мышей с глаукомой
Австралийские ученые продемонстрировали эффективность генной терапии для лечения глаукомы. Для этого они добавили в клетки сетчатки экспериментальных животных ген, в большом количестве производящий протрудин — белок, который способствует заживлению пораженных болезнью нейронов. Избыток продуцируемого белка позволил регенерировать 70 процентов аксонов мышиных нейронов, которые бы в противном случае погибли, лишив животное зрения. Предлагаемая методика может восстановить и защитить поврежденный зрительный нерв, предотвратив слепоту. Об этом сообщается в журнале Nature Communications.
Глаукома — основная причина необратимой слепоты у человека, при которой зрительный нерв, соединяющий сетчатку глаза с мозгом, получает механическое повреждение. Так происходит, как правило, из-за повышенного внутриглазного давления, которое нарушает нормальную передачу визуальной информации с сетчатки глаза в мозг. Такой тип повреждений зрительного нерва нельзя восстановить, хотя ухудшение зрения можно предотвратить с помощью широко используемых методов снижения давления в передней или задней камерах глаза.
Именно поэтому современные методики лечения глаукомы предлагают паллиативные подходы, при которых болезнь не излечивают, а лишь удерживают внутриглазное давление под контролем. Как правило, для этого применяют комбинированные препараты: бета-адреноблокаторы и простагландины в виде глазных капель. Кроме того, для сдерживания заболевания активно используют хирургические методы, которые обеспечивают отток жидкости из внутренних камер глаза, что также снижает давление внутри.
Точная причина повышенного внутриглазного давления и возникновения болезни у людей неизвестна, однако в ее этиологию в значительной степени вовлечен генетический компонент. В нейронах, чьи нормальные функции нарушены в результате нейродегенеративных заболеваний, таких как глаукома, значительно снижен уровень белка протрудина.
Научная группа из Австралийского центра глазных исследований под руководством Веселины Петровой (Veselina Petrova) для лечения глаукомы предложила методику генной терапии, при которой в нервные клетки добавляется ген, повышающий выработку протрудина. Это в конечном итоге улучшает способность нейронов к регенерации, фактически возвращая поврежденной нервной ткани нормальные функции.
Исследование проводилось на культуре клеток сетчатки мыши in vitro. Сперва клетки выращивали в чашке Петри и при помощи лазера повреждали их аналогично клеткам сетчатки при глаукоме. Затем культуру заражали генномодифицированным аденовирусом, несущим нужную последовательность гена, производящего белок протрудин в большом количестве. Убедившись, что ген встроился в нужное место генома экспериментальных клеток сетчатки и начал сверхэкспрессию протрудина, ученые обнаружили, что белок действительно стимулирует рост нервных окончаний клеток и приводит к регенерации нанесенных повреждений.
Количество регенерирующих аксонов под действием протрудина, считываемого с искусственно добавленного гена, уже на 20 день проведения эксперимента составило 70 процентов. Это значительно выше, чем в контроле клеток, которые не были генетически модифицированы: в них степень регенерации нервных отростков составила пять процентов.
Кроме того, регенерированных аксонов оказалось больше, чем при экспериментальных методах лечения глаукомы, испытываемых ранее. Например, при активации белка регулятора селективного транспорта и регенерации аксонов (EFA6) регенерация достигала 59 процентов.
Далее методику проверили на сетчатке мыши in vivo. Ученые продемонстрировали, что выработка протрудина действительно улучшает работу сетчатки и зрительного нерва нескольких лабораторных животных. Белок восстановил работу зрительного нерва у мышей через несколько недель после повреждения и предотвратил дальнейшую гибель нейронов сетчатки.
Процент выживших ганглионарных клеток сетчатки после трансдукции аденовирусов, несущих ген суперэкспрессии протрудина, на 14 день составил 52 процента (более 630 восстановленных аксонов у пяти животных). Процент выживших после повреждения клеток, экспрессирующих протрудин дикого типа оказался меньше — 27 процентов (380 восстановленных аксонов у семи мышей). Контрольные клетки, не подвергавшихся вирусной трансдукции, демонстрировали восстановление лишь 44 аксонов (семь животных).
Ученые надеются провести дальнейшие исследования, которые помогут применить данную технологию для регенерации клеток в других частях нервной системы. Возможно, с помощью предложенной методики в будущем можно будет лечить многие другие нейродегенеративные заболевания: к настоящему времени для этого почти не существует эффективных средств.
Генная терапия все чаще применяется для лечения болезней, ранее считавшихся неизлечимыми. Например, мы рассказывали об успешном использовании генной терапии в излечении гемофилии у человека, а также о том, что в США впервые одобрено использование генной терапии для лечения редкой формы лимфомы. Впрочем, большинство экспериментов пока проводятся на животных: здесь вы можете прочитать, как CRISPR-терапия справляется с дистрофией Дюшенна у свиней, а тут — как метод устраняет причины хронической энцефалопатии у мышей.
Алексей Козлов
Мувалаплин стал первым кандидатом в пероральные лекарства от дислипидемии (а)
Австралийские и американские врачи опубликовали результаты первой фазы исследования мувалаплина — соединения, блокирующего формирование липопротеина (а) и предназначенного для перорального приема. В двухнедельном эксперименте с участием 105 здоровых добровольцев мувалаплин снизил уровень атерогенного липопротеина в три раза и не вызвал серьезных побочных эффектов. Мувалаплин стал первым кандидатом в лекарства с подобным механизмом действия, прошедшим исследование первой фазы. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of American Medical Association. Липопротеины (а) — это комплексы белков и липидов, циркулирующие в крови человека и транспортирующие холестерин. Их функция неизвестна, а концентрация на два порядка ниже, чем у более известной и похожей по строению транспортной формы холестерина — липопротеинов низкой плотности. Но, несмотря на низкую концентрацию в плазме крови, частицы липопротеинов (а) вносят заметный вклад в атеросклероз сосудов и кальциноз сердечных клапанов, поскольку легко проникают в стенку сосудов и несут в себе окисленные формы липидов. Уровень липопротеинов (а) повышен примерно у каждого восьмого взрослого жителя России, а вместе с ним повышен и риск сердечно-сосудистых заболеваний. В отличие от липопротеинов низкой плотности, количество липопротеинов (а) в крови мало зависит от образа жизни, а определяется в первую очередь экспрессией гена аполипопротеина (а) — одного из белковых компонентов липопротеина. Основные пероральные холестеринснижающие препараты, используемые сейчас в клинической практике (например, статины), не влияют на уровень липопротеина (а). Инъекционные препараты на основе моноклональных антител, усиливающих захват липопротеинов клетками, слабо снижают уровень липопротеина (а) и не могут применяться при изолированной гиперлипопротеинемии (а), и сейчас основной метод лечения таких пациентов — это аферез липопротеинов (а). В разработке находятся препараты, блокирующие экспрессию гена аполипопротеина (а), но лекарства на основе антисмысловых олигонуклеотидов и интерферирующих РНК потребуют инъекционного введения, что неудобно для пациентов, которым требуется пожизненная терапия. Врачи из Австралии и США под руководством Стивена Николса (Stephen J. Nicholls) из австралийского Университета Монаша провели одноцентровое исследование первой фазы по оценке безопасности перорального препарата мувалаплина (его исследованием и продвижением занимается американская фармацевтическая компания Eli Lilly, она же спонсировала исследование). Это соединение блокирует участок молекулы аполипопротеина (а), служащий для связывания с белком аполипопротеином B100 и для сборки частицы. В ходе исследования врачи проанализировали данные от 105 здоровых добровольцев из Нидерландов в возрасте 18-69 лет. 52 человека — получили от врачей одну дозу плацебо или мувалаплина в дозе от одного до восьмисот миллиграмм. Таким образом ученые получили сведения, как потенциальное лекарство распределяется и метаболизируется в организме людей. Обнаружив, что низкие дозы не дают необходимой концентрации или длительности действия средства, врачи приступили ко второй части. В ходе нее врачи набрали 53 добровольца, имеющих повышенный уровень липопротеина (а) в плазме крови (более 30 миллиграммов на децилитр, или 72 наномоль на литр), и давали испытуемым мувалаплин в дозе в дозе 30-800 миллиграмм в сутки в течение 14 дней. Параллельно врачи следили за изменениями в анализах крови, фокусируясь в первую очередь на уровнях липидов плазмы крови и активности белков острой фазы. Уровень липопротеина (а) в крови снижался уже на второй день приема, а к концу курса снижение достигало 65 процентов в сравнении с плацебо. Серьезные нежелательные явления не были зарегистрированы в процессе исследования, хотя было обнаружено небольшое снижение уровня плазминогена в крови, которое могло быть вызвано неселективным действием мувалаплина из-за сходства аполипопротеина (а) с плазминогеном. Результат исследования первой фазы делает мувалаплин первым соединением, созданным для снижения уровня липопротеина (а), прошедшим исследование первой фазы и не требующим внутривенного или подкожного введения. Будущие наблюдения в течение более длительного времени на группах людей с нарушениями липидного обмена позволят точнее сказать, есть ли будущее у пероральной терапии дислипидемии (а). Исследование второй фазы уже стартовало, его результаты появятся, вероятно, в 2024 году. Нарушения липидного обмена — это не только история про атеросклероз. Иногда они имеют неожиданные проявления — вроде отложения бета-амилоида в мозгу или скорой смерти самок осьминогов после спаривания.