Пигментный ретинит характеризуется потерей фоторецепторов в сетчатке
Пигментный ретинит – самая распространенная форма врожденной слепоты. Используя модель пигментного ретинита на мышах, исследователи LMU теперь показали, что целевая активация генов схожей функции может компенсировать первичный дефект.
В Германии пигментным ретинитом страдают около 40 тысяч человек. Это наследственное заболевание характеризуется потерей фоторецепторов сетчатки и может быть вызвано мутациями во многих различных генах. В зависимости от природы основного генетического дефекта тяжесть состояния может варьироваться от куриной слепоты до прогрессирующей потери поля зрения, что в конечном итоге может привести к полной слепоте. Недавно были одобрены первые генные методы лечения этого заболевания. Однако эти подходы имеют определенные недостатки, которые ограничивают область их применения. Исследовательская группа под руководством PD Dr. Эльвир Бечирович из отдела фармакологии естественных наук разработал новую стратегию в сотрудничестве с проф. Доктор. Стилианос Михалакис из офтальмологической клиники Медицинского центра LMU. Этот подход предназначен для компенсации причинного наследственного дефекта путем активации генов со схожими функциями, которые обычно подавляются в пораженных тканях, и использует вариант технологии CRISPR / Cas9, впервые описанный в 2015 году. В онлайн-журнале Science Advances команда описывает первое успешное применение этого метода в контексте генной терапии.
В настоящее время при разработке генной терапии используются две стратегии: в контексте дополнения генов предпринимается попытка заменить дефектный ген на интактную версию. Однако в настоящее время это возможно только для относительно небольших генов. Вторая стратегия направлена на исправление мутаций, вызывающих заболевание, но обычно она должна быть адаптирована к каждой отдельной мутации. Поэтому ввиду больших усилий и связанных с этим затрат на разработку широкое применение этой стратегии невозможно. "Чтобы преодолеть эти ограничения, мы разработали новую стратегию," говорит Бечирович.
Многие гены в геноме человека делятся на семейства, члены которых выполняют сходные функции в разных типах клеток или активируются на разных этапах дифференцировки определенного типа клеток. "Наша идея заключалась в том, чтобы компенсировать потерю функции мутантного гена путем специфической активации генов, которые имеют аналогичную функцию, но обычно не экспрессируются в клетках сетчатки," говорит Бечирович. "Для этого мы доставили систему под названием Cas9-VPR в пораженные клетки сетчатки."
Система Cas9-VPR является производным от технологии CRISPR / Cas9, которая широко используется для целевой модификации генов. Подобно классической системе CRISPR / Cas9, Cas9-VPR использует тот же принцип нацеливания, чтобы направлять активирующий белок к конкретному интересующему гену.
Бекирович и его коллеги использовали модель пигментного ретинита на мышах, чтобы протестировать активационный подход. У этих мышей отсутствует светочувствительный белок родопсин, который обычно экспрессируется исключительно в палочковидных клетках сетчатки, которые необходимы для тусклого света и ночного видения. Исследователи доставили систему Cas9-VPR в палочковидные клетки с помощью безвредного вируса. Введя Cas9-VPR в палочки мышей, ученые включили гены, тесно связанные с геном родопсина, которые обычно активны в колбочках, отвечающих за цветное и дневное зрение. "Таким образом, мы смогли компенсировать отсутствие функции родопсина в стержневых клетках, снизить скорость дегенерации сетчатки и улучшить ее функцию без заметных побочных эффектов," говорит Бечирович.
Авторы считают, что подобная стратегия может быть применена к широкому спектру генов и генетических заболеваний и предлагает ряд существенных преимуществ по сравнению с существующими стратегиями. "Учитывая растущее значение генной терапии и ее потенциальные преимущества для пациентов, мы убеждены, что наш подход вскоре может быть использован в начальных клинических исследованиях осуществимости," говорит Бечирович.