Генная терапия вступила в борьбу с боковым амиотрофическим склерозом: первый рубеж взят

Боковой (латеральный) амиотрофический склероз (БАС) – это болезнь центральной нервной системы, разрушающая нервные клетки и лишающая людей возможности управлять своим телом.

Прогнозы на выживаемость при БАС могут быть самыми разными, но средняя продолжительность жизни после постановки диагноза составляет от двух до пяти лет. Впрочем, из любого правила есть исключения. Так, известный астрофизик Стивен Хокинг борется с этим заболеванием на протяжении вот уже 55 лет и продолжает при этом заниматься научной деятельностью.

До недавнего времени боковой амиотрофический склероз считался неизлечимым. С ним боролись при помощи единственного лекарства – рилузола. Весной 2017 года в США впервые за 20 лет одобрили новый препарат для лечения БАС. Впрочем, оба помогают лишь уменьшить симптоматику и снизить скорость развития болезни, а не вылечить её полностью.

Но, возможно, теперь решение найдено. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли доказали, что генная терапия может победить БАС.

Поясним, что примерно в 20% случаев у пациентов встречается наследственная форма бокового амиотрофического склероза. Она связана с мутациями гена супероксиддисмутазы-1, расположенного в 21-й хромосоме.

Учёные использовали технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы отключить дефектный ген. Испытания на мышах показали, что методика позволяет продлить жизнь с диагнозом БАС на 25%.

Кроме того, генная терапия значительно замедлила развитие мышечного истощения. Именно оно в итоге и оказывается фатальным: большинство людей с БАС умирает от лёгочной недостаточности. Авторы поясняют: моторные нейроны в спинном мозге и стволе головного мозга просто преждевременно гибнут, из-за чего мозг уже не контролирует мышцы.

"Возможность спасти моторные нейроны и контролировать мышечную функцию, особенно функцию диафрагмы, имеет решающее значение для спасения пациентов", — рассказывает ведущий автор исследования профессор Дэвид Шаффер (David Schaffer).

Его команда использовала вирус (на изображении ниже), который был специально сконструирован и нацелен на поиск моторных нейронов в спинном мозге. Этому вирусу поручили доставку генов, кодирующих белки Cas9.

Достигнув пункта назначения, "молекулярные ножницы" разрезали и дезактивировали ген супероксиддисмутазы-1. Причём комплекс Cas9 был запрограммирован на "выбивание" только мутантных версий гена.

В итоге начало развития болезни сдвинулось у мышей почти на пять недель, а жили они примерно на месяц дольше своих собратьев из контрольной группы. Для сравнения: здоровая мышь живёт в среднем два года. Если же у неё развивается БАС, животное погибает через четыре месяца. Так что отсрочка первых признаков болезни на пять недель и продление жизни ещё на четыре – это хороший результат.

Изучив мозг грызунов с боковым амиотрофическим склерозом, исследователи обнаружили, что единственными "выжившими" моторными нейронами у них были именно те, которые заразил вирус (кстати, для людей, как и для животных, он безвреден и используется только как "почтальон").

Шаффер отмечает, что, хотя новый метод и не избавил мышей от болезни, этот эксперимент впервые доказывает, что использование инструмента CRISPR-Cas9 имеет огромные перспективы.

Команда намерена оптимизировать способ доставки фермента Cas9 и повысить эффективность терапии.

Пока что одной из главных проблем остаётся устранение мутации в гене супероксиддисмутазы-1 в других клетках головного и спинного мозга. Специалисты разрабатывают новую версию вируса AAV – это семейство аденоассоциированных вирусов, которые могут встраивать свой геном в геном хозяина. Предполагается, что вирус займётся доставкой Cas9 в глиальные клетки (клетки нервной ткани) двух типов – астроциты и олигодендроциты.

Поперечный разрез спинного мозга мыши с БАС. Моторные нейроны (жёлтые), в которых система CRISPR/Cas9 сработала, подсвечены зелёным флуоресцентным красителем. Астроциты (красные) не были затронуты генной терапией и погибли.

"Я склонен быть очень осторожным, но в этом случае я весьма оптимистичен: если мы сможем устранить ген супероксиддисмутазы-1 не только внутри нейронов, я думаю, мы увидим действительно большие сроки продления жизни", — добавляет Шаффер.

К слову, он работает также над саморазрушающимся переключателем для белка Cas9. Дело в том, что, когда белок дезактивирует нужный ген, его нужно устранить. Иначе он может "порезать" другие гены или вызвать нежелательную иммунную реакцию.

Авторы надеются, что модифицированный аденоассоциированнй вирус будет одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) в качестве средства доставки генетического материала. "Рекомендации" у вируса неплохие: ранее одну из его версий использовали в другом виде генной терапии, и она помогла победить гемофилию А.

О новом способе борьбы с БАС исследователи более подробно рассказали в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Между тем учёные также изучают природу БАС, чтобы найти новые способы борьбы с болезнью. Так, недавно было доказано, что появление бокового амиотрофического склероза может быть спровоцировано длительным воздействием электромагнитных полей.