Концепция генной терапии проста: доставить здоровый ген, чтобы компенсировать мутировавший. Новое исследование, опубликованное сегодня в Journal of Neuroscience, предполагает, что этот подход может в конечном итоге стать возможным вариантом лечения синдрома Ретта, самого инвалидизирующего из расстройств аутистического спектра. Гейл Мандель, доктор философии.D., Исследователь Говарда Хьюза из Орегонского университета здравоохранения и наук возглавил исследование. Фонд исследований синдрома Ретта при щедрой поддержке Фонда исследований синдрома Ретта в Великобритании и Исследовательского фонда синдромов Ретта & Фонд лечения профинансировал эту работу через Консорциум MECP2.
В 2007 году соавтор Адриан Бёрд, Ph.D., в Университете Эдинбурга поразили научное сообщество доказательством того, что Ретт излечим, обращая симптомы вспять у взрослых мышей. Его неожиданные результаты побудили лаборатории по всему миру реализовать множество стратегий, чтобы распространить доклинические результаты на людей.
Сегодняшнее исследование – первое, демонстрирующее изменение симптомов у мышей с полным симптомом с помощью методов генной терапии, которые имеют потенциал для клинического применения.
Синдром Ретта – это Х-сцепленное неврологическое заболевание, в первую очередь поражающее девочек; в США около 1 из 10 000 детей в год рождается с синдромом Ретта. В большинстве случаев симптомы начинают проявляться в возрасте от 6 до 18 месяцев, поскольку основные этапы развития упускаются или теряются. Последующий регресс характеризуется потерей речи, подвижности и функционального использования рук, что часто заменяется фирменным жестом Ретта: заламыванием рук, иногда настолько интенсивным, что оно происходит постоянно в течение каждого часа бодрствования. Другие симптомы включают судороги, тремор, ортопедические проблемы и проблемы с пищеварением, нарушение дыхания и другие вегетативные нарушения, сенсорные проблемы и беспокойство. Большинство детей доживают до взрослого возраста и нуждаются в круглосуточном уходе.
Причина ужасного набора симптомов синдрома Ретта кроется в мутациях X-сцепленного гена под названием MECP2 (метил-CpG-связывающий белок). MECP2 – это мастер-ген, который регулирует активность многих других генов, включая или выключая их.
"Генная терапия хорошо подходит для этого расстройства," Доктор. Мандель объясняет. "Поскольку MECP2 связывается с ДНК по всему геному, в настоящее время нет ни одного гена, на который мы могли бы указать и нацелить лекарство. Поэтому лучший шанс оказать серьезное влияние на заболевание – это исправить основной дефект в как можно большем количестве клеток по всему телу. Генная терапия позволяет нам это делать."
Здоровые гены могут быть доставлены в клетки на борту вируса, который действует как троянский конь. Существует множество различных типов этих троянских коней. Доктор. Мандель использовал аденоассоциированный вирус серотипа 9 (AAV9), который обладает необычной и привлекательной способностью преодолевать гематоэнцефалический барьер. Это позволяет вводить вирус и его груз внутривенно вместо использования более инвазивных систем прямой доставки в мозг, которые требуют сверления заусенцев в черепе.
Поскольку у вируса ограниченное грузовое пространство, он не может нести весь ген MECP2. Соавтор Брайан Каспар из Национальной детской больницы сотрудничал с лабораторией Манделя, чтобы упаковать только самые важные сегменты гена. После инъекции мышам Rett вирус проник в клетки по всему телу и мозгу, распределяя модифицированный ген, который затем начал продуцировать белок MeCP2.
Как и у самок человека с синдромом Ретта, только примерно 50% клеток мыши имеют здоровую копию MECP2. После лечения генной терапией 65% клеток теперь имели функционирующий ген MECP2.
У обработанных мышей отмечалось значительное улучшение двигательной функции, тремора, судорог и сжатия задних конечностей. На клеточном уровне меньший размер тела нейронов, наблюдаемый в мутантных клетках, был восстановлен до нормального состояния. Биохимические эксперименты доказали, что ген проник в ядра клеток и функционирует, как и ожидалось, связываясь с ДНК.
Одним из симптомов Ретта, который не улучшился, было нарушение дыхания. Исследователи предполагают, что исправление этого может потребовать воздействия на большее количество клеток, чем 15%, которые были достигнуты в стволе мозга.
"В ходе этих экспериментов мы усвоили важный и обнадеживающий момент – нам не нужно исправлять каждую клетку, чтобы обратить вспять симптомы. Переход с 50% до 65% клеток, имеющих функционирующий ген, привел к значительным улучшениям," сказал соавтор Саураб Гарг.
Одна из потенциальных проблем генной терапии у Ретта – это возможность доставки нескольких копий гена в клетку. Мы знаем из синдрома дупликации MECP2, что слишком много этого белка вредно. "Наши результаты показывают, что после генной терапии экспрессировалось правильное количество белка MeCP2. По крайней мере, в наших руках, с этими методами, избыточная экспрессия MeCP2 не была проблемой," сказал соавтор Дэниел Лиой.
Доктор. Мандель предупредил, что ключевые шаги остаются до начала клинических испытаний. "Наше исследование является важным первым шагом в выявлении потенциала AAV9 для лечения неврологических симптомов у Rett. Сейчас мы работаем над улучшением упаковки MeCP2 в вирусе, чтобы увидеть, сможем ли мы нацелить больший процент клеток и, следовательно, улучшить симптомы еще больше," сказал Мандель. Соавторы Элен Шеваль и Адриан Берд видят в этом многообещающее продолжение работы 2007 года, показывающей изменение симптомов у мышей Rett. "В этом исследовании использовались генетические уловки, которые нельзя было напрямую применить к людям, но используемый здесь вектор AAV9 в принципе может доставлять ген терапевтически. Это важный шаг вперед, но еще есть куда пойти."
"Путь генной терапии за последние несколько десятилетий был бурным, но сейчас он переживает ренессанс благодаря недавним технологическим достижениям. В Европе и Азии уже есть методы генной терапии, и вполне вероятно, что США последуют их примеру. Наша цель сейчас – расставить приоритеты для следующих ключевых экспериментов и облегчить их выполнение как можно быстрее. Генная терапия, особенно для мозга, – сложное мероприятие, но я осторожно оптимистичен, что с правильной командой мы сможем разработать план клинического развития. Я поздравляю лаборатории Манделя и Берда с сегодняшней публикацией, которая является третьей публикацией, созданной Консорциумом MECP2 за короткий период времени," сказала Моника Коэнрадс, исполнительный директор Фонда исследования синдрома Ретта и мать дочери-подростка с этим расстройством.