Генная терапия поставила на ноги мышей с миодистрофией

Американские ученые проверили, можно ли восстановить работу мышц у мышей на поздних стадиях миодистрофии. Оказалось, что одной инъекции генотерапевтического препарата достаточно, чтобы животные начали дольше ходить и больше времени проводить, стоя вертикально. Кроме того, мыши перестали умирать — хотя лечить их начали в тот момент, когда половина животных уже погибла от болезни. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Мышечная дистрофия, или миодистрофия — это собирательное название для группы генетических болезней, в ходе которых мышечные клетки постепенно отмирают. Самая известная и распространенная из них — миодистрофия Дюшенна — вызвана мутацией в гене дистрофина. Этот белок связывает сократительные волокна внутри мышечной клетки с внеклеточным матриксом и сигнальными белками и передает усилие сокращения на окружающую ткань. Без него связующий комплекс не образуется, клетки работают вхолостую и получают искаженные сигналы — и в результате гибнут.

Скорость, с которой мышечные волокна перестают работать, в разных дистрофиях бывает разной. Иногда это происходит довольно медленно, и болезнь вызывает лишь легкий дискомфорт. Но миодистрофия Дюшенна, как и некоторые другие дистрофии, развивается быстро и приводит к прогрессирующему параличу. В результате больные часто не доживают до совершеннолетия или зрелости.

Лечения от миодистрофии пока не существует. Ученые пытаются разработать препараты на основе генной терапии и системы CRISPR/CAS — и уже опробовали их на мышах, свиньях и собаках. Такие препараты действительно восстанавливают производство нужного белка в мышцах. Но непонятно, насколько их можно применить к людям. Дело в том, что у людей миодистрофию обычно диагностируют довольно поздно — к этому времени многие мышечные волокна уже повреждены, и непонятно, возможно ли вернуть им работоспособность.

Чтобы это выяснить, группа исследователей под руководством Кевина Кэмпбелла (Kevin P. Campbell) из Университета Айовы работала с мышами линии myd. Они несут мутацию в гене Large1 и страдают дистрогликанопатией — у них не работает другой связующий мышечный белок, дистрогликан. А точнее, не производится фермент, который навешивает на дистрогликан углеводный «хвост», с помощью которого белок цепляется за внеклеточный матрикс. Эта модель, по мнению авторов работы, хороша тем, что, во-первых, дистрогликанопатии тоже встречаются у людей. А во-вторых, у мышей такая болезнь проявляется довольно серьезно: у них нарушена подвижность, они весят меньше обычного, а половина не доживает до года (хотя средняя продолжительность жизни мыши — 2-3 года в зависимости от линии). Поэтому на них можно проверить, реально ли восстановить работу мышц, когда они уже тяжело поражены.

Авторы работы взялись лечить мышей на 35-й неделе жизни — в этот момент половина их сородичей уже погибла от дистрофии, то есть повреждения мышц должны быть довольно серьезными. Им ввели аденовирусный вектор со «здоровым» вариантом гена Large1, а затем начали следить за их активностью и сравнивать с контрольной группой, которая никакого лечения не получала.

Исследователи подсчитали, что после генной терапии мыши проходят гораздо большую дистанцию, будучи предоставлены сами себе, и больше времени проводят, стоя вертикально и обнюхивая стенки вольера. Животные из контрольной группы лишились способности стоять на задних лапах за первые три месяца эксперимента. Кроме того, у мышей после терапии выросла сила мышечного хвата — хотя и не достигла уровня здорового животного.

Лечение сказалось и на внешнем виде мышей — они перестали терять вес. И несмотря на то, что они все равно, по словам исследователей, выглядели тощими, и толщина их мышц не достигла нормальных значений, выживали они гораздо лучше. В 60 недель, когда все животные из контрольной группы умерли (точнее, их усыпили из этических соображений, поскольку их состояние было критическим), в экспериментальной группе погибла только одна мышь из 14.

Исследователи проверили, что дело действительно в мышцах: они окрасили скелетную мышечную ткань и заметили, что волокна в среднем стали толще, а дистрогликана в них стало больше. То же самое заметили и в диафрагме — мышце, работа которой критична для больных миодистрофией.

В отличие от миодистрофии Дюшенна, дистрогликанопатии сказываются и на центральной нервной системе. Ген Large1 работает не только в мышцах, но и в мозге. Авторы работы измерили его экспрессию и выяснили, что генная терапия не помогает восстановить ее до нужного уровня. Этого можно было ожидать, с учетом того, что аденовирусный вектор мышам вводили внутривенно, а такие препараты не умеют преодолевать гематоэнцефалический барьер и проникать в мозг. Тем не менее, это означает, что для полноценного лечения дистрогликанопатии предстоит придумать, как решать и эту проблему тоже.

Авторы статьи отмечают, что не все миодистрофии, возможно, так удачно получится вылечить с помощью генной терапии. Ген Large1 довольно короткий, и легко влезает в аденовирусный вектор. Ген дистрофина длиннее, поэтому доставить его напрямую не получается — и приходится вместо него доставлять систему CRISPR/Cas, чтобы та отредактировала сломанный ген напрямую. Тем не менее, этот эксперимент показал, что мышцы млекопитающих достаточно пластичны и способны хотя бы частично восстановиться, если вовремя обеспечить их достаточным количеством нужного белка.

Тем временем на людях генную терапию уже применяют для лечения и других групп болезней. Мы писали о том, что она оказалась как минимум безопасна при болезни Фабри (накопление липидов в разных органах). И помогла от эпилепсии при болезни Тея-Сакса. А в испытаниях генной терапии от снижения зрения внезапно обнаружилось, что введение препарата в один глаз улучшает работу и другого глаза тоже.

Полина Лосева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Длительную контрацепцию на основе вирусного вектора испытали на кошках

За два года ни одно из шести животных не забеременело

Американские биологи создали вирусный вектор на базе кошачьего аденоассоциированного вируса, при помощи которого доставили в организм кошек ген антимюллерова гормона — белка, подавляющего овуляцию и в высоких концентрациях вызывающего бесплодие. Однократная инъекция вируса вызвала эктопическую продукцию гормона мышцами и костями животных и предотвратила наступление беременности в течение двух лет. Исследователи предлагают использовать векторную доставку антимюллерова гормона для длительной контрацепции кошек, чтобы держать популяцию бездомных животных под контролем, не прибегая к хирургической стерилизации. Исследование опубликовано в Nature Communications.