Генная терапия предотвратила слепоту у мышей с глаукомой

Petrova V. et al. / Nature Communications, 2020

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.