Новый вектор
Генетические заболевания мышечной ткани приводят к прогрессирующему истощению скелетных мышц и смерти, а варианты лечения либо ограничены, либо полностью отсутствуют. Один из методов – генная терапия, использующая ослабленный вирус для доставки здоровую копию пораженного гена в мышечные клетки, – демонстрирует хорошие результаты в клинических исследованиях для лечения мышечных дистрофий. Тем не менее, он не лишен недостатков. Так, для того, чтобы доставить полезный груз до каждой мышцы тела, необходимы высокие дозы вируса-переносчика, и вирусы, используемые в этих исследованиях, попадают в печень чаще, чем в мышцы. Это ведет к высокому накоплению вируса в печени и связано с развитием серьезных побочных эффектов и даже смерти некоторых участников исследования.
Группа исследователей из Института Брода (Broad Institute of MIT and Harvard) и Гарвардского университета создали новое семейство адено-ассоциированных вирусов (AAV) для генной терапии, которое поможет нацелить лечение на мышечную ткань, делая его безопаснее и эффективнее для пациентов с генетическими заболеваниями мышц. Это группа вирусных векторов MyoAAV, они более чем в 10 раз эффективнее воздействует на мышцы, чем используемые в настоящее время векторы, и в значительной степени игнорируют печень. Группа показала, что благодаря такой повышенной эффективности MyoAAV можно использовать для эффективной доставки генов в дозах, примерно в 100-250 раз меньших, чем с помощью других вирусных векторов, потенциально снижая риск повреждения печени и других серьезных побочных эффектов.
Исследователи модифицировали капсид – внешнюю белковую оболочку вируса – для создания MyoAAV, используя разработанный ими метод направленной эволюции капсидов посредством экспрессии трансгенной РНК in vivo (Directed Evolution of AAV capsids Leveraging In Vivo Expression of transgene RNA, DELIVER).
В экспериментах на мышиных моделях мышечной дистрофии Дюшенна, наиболее распространенной формы генетического заболевания мышц, и более редкой Х-сцепленной миотубулярной миопатии исследователи доставили с помощью MyoAAV терапевтические гены или систему редактирования генома CRISPR-Cas9 прицельно в мышечные клетки. Это привело к улучшению функции мышц. Исследователи также обнаружили, что MyoAAV способны эффективно доставлять генную терапию в скелетные мышцы нечеловекообразных приматов и в мышечные клетки человека.
Прицел на мышцы
Для усовершенствования AAV исследователи создали множество различных капсидов, добавляя случайные цепочки аминокислот в ту часть вирусной оболочки, которая связывается с клетками. Они ввели капсиды мышам и нечеловекообразным приматам, а также в образцы человеческой мышечной ткани, взятой из разных участков тела, чтобы найти такие капсиды, которые успешнее остальных доставляют свой генетический груз. Исследователи обнаружили семейство капсидов MyoAAV с уникальной структурой поверхности, которая нацелена на мышечные клетки, и использовали их для лечения генетических заболеваний мышц на животных моделях.
Восстановление генов у мышей
На мышиных моделях мышечной дистрофии Дюшенна MyoAAV, несущий CRISPR-Cas9, привел к более массовому восстановлению дисфункционального гена белка дистрофина в мышечной ткани по сравнению с обычным AAV9, несущим тот же груз. Животные, получившие MyoAAV, продемонстрировали большую мышечную силу и работоспособность.
В сотрудничестве с Бостонской детской больницей исследовательская группа показала, что MyoAAV также эффективны при лечении Х-сцепленной миотубулярной миопатии у мышей – заболевания, которое у этих животных приводит к летальному исходу примерно через 10 недель. Все шесть мышей, получивших MyoAAV в количестве, в 100 раз меньшем количества вируса, который в настоящее время используется в клинических исследованиях, жили так же долго, как и здоровые мыши, в то время как грызуны, получавшие AAV9, доживали только до 21-недельного возраста.
MyoAAV, адаптированный для нечеловекообразных приматов, доставлял гены в мышцы этих животных гораздо более эффективно, чем естественные капсиды, используемые в настоящее время в клинических исследованиях. MyoAAV также успешно внедрил гены в человеческие миоциты in vitro.
Векторы MyoAAV показали эффективность на разных моделях мышечных дистрофий, что демонстрирует устойчивость этого семейства AAV. Исследовательская группа считает, что инструмент DELIVER обладает потенциалом для создания вирусных капсидов, специфичных для любого типа тканей, давая основу для разработки терапии генетических заболеваний, поражающих различные органы.
Статья M.Tabebordbar et al. Directed evolution of a family of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species опубликована в журнале Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Broad Institute: A new gene-delivery vehicle could make gene therapy for muscle diseases safer and more effective.