Успехи и проблемы

Синдром Барта является редким заболеванием, вызванным мутацией гена белка тафаззина (TAZ), которая приводит к развитию угрожающей жизни сердечной недостаточности, а также слабости скелетных мышц, недостаточному иммунному ответу и нарушению роста (дисморфология, задержка полового созревания). Поскольку синдром Барта сцеплен с Х-хромосомой, почти всегда заболевают мальчики. На данный момент нет эффективного лечения синдрома Барта, вмешательства врачей сводятся к симптоматической терапии.

В 2014 году доктор медицинских наук Уильям Пу и его коллеги из Бостонской детской больницы совместно с Институтом Висса разработали модель синдрома Барта – бьющееся сердце-на-чипе. Оно состояло из клеток сердечной мышцы (кардиомиоцитов) с мутацией гена TAZ, полученных из клеток кожи пациентов с синдромом Барта. Эта работа подтвердила, что мутация TAZ действительно лежит в основе сердечной дисфункции: кардиомиоциты не могли нормально сокращаться, митохондрии внутри них были дезорганизованы, а ткань сердца растягивалась и истончалась. Вставка здорового гена TAZ нормализовало эти особенности, поэтому ученые предположили, что заместительная генная терапия может лечь в основу перспективного лечения.

Аденоассоциированные вирусные векторы с нормальным геном TAZ в ткани сердца (отмечены зеленым цветом). Источник: пресс-релиз Boston Children’s Hospital.

Но чтобы глубже понять механизмы развития синдрома Барта и его воздействие на все тело, а не только сердце, Пу и его коллегам нужна была животная модель болезни. Однако попытки создать мышиную модель с использованием традиционных методов оказались безуспешными.

Моделирование синдрома Барта у мышей

Относительно недавно лаборатория группы Дугласа Стратди в Институте исследований рака им. Битсона в Великобритании создала модель синдрома Барта на животных. В новой работе Пу и коллеги охарактеризовали этих «нокаутных» мышей, которые были двух типов: у одного типа ген TAZ был удален в клетках всего тела; у другого – только в сердце.

Почти все мыши с делецией TAZ в клетках всего тела умерли до рождения, по-видимому, из-за слабости скелетных мышц. Но некоторые выжили, и у этих мышей развилась прогрессирующая кардиомиопатия, при которой сердечная мышца растягивается и утрачивает насосную емкость. Их сердца также имели рубцы, и, подобно пациентам с дилятационной кардиомиопатией, левый желудочек сердца мышей был расширен и имел тонкую стенку.

Все мыши, лишенные TAZ только в ткани сердца, пережили внутриутробный период и демонстрировали те же самые особенности. Электронная микроскопия показала, что кардиомиоциты в ткани сердца этих мышей плохо организованы, как и митохондрии внутри клеток.

Слева направо: митохондрии в кардиомиоцитах здоровой мыши, мыши с синдромом Барта после применения пустого вирусного вектора и мыши с синдромом Барта, обработанной вектором, несущим нормальный ген TAZ. Источник: статья в Circulation Research.

Исследователи использовали генную терапию для замены гена TAZ, вводя вирусный вектор под кожу новорожденным мышам и внутривенно старым мышам. Обработанные мыши с делецией TAZ в клетках всего тела были способны дожить до зрелого возраста. Генная терапия TAZ также предотвращала сердечную дисфункцию и образование рубцов у новорожденных мышей и обращала вспять уже развившуюся сердечную дисфункцию у старых мышей – независимо от того, были ли у мышей делеции TAZ в клетках всего тела или только сердца.

Добиться вставки и сохранения гена

Дальнейшие тесты показали, что генная терапия TAZ обеспечивает длительное лечение кардиомиоцитов и клеток скелетных мышц животных, но только при условии вставки здорового гена в не менее чем в70 процентов клеток сердечной мышцы.

При переходе на исследования метода у людей добиться такого результата будет проблемно. Простое увеличение дозы генной терапии не сработает: у крупных животных, в том числе человека, высокая доза несет риск развития опасного воспалительного иммунного ответа. Применение нескольких доз генной терапии также не сработает, так как нейтрализующие антитела к вирусу вырабатываются в организме после первого введения.

Еще одной проблемой является сохранение популяций клеток с исправленным геномом. У мышей число клеток с откорректированным геном TAZ оставалось достаточно стабильным в сердечной ткани, а в мышечной постепенно снижалось.

Статья S.Wang et al. AAV Gene Therapy Prevents and Reverses Heart Failure in A Murine Knockout Model of Barth Syndrome опубликована в журнале Circulation Research.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Boston Children’s Hospital: Gene therapy reverses heart failure in mouse model of Barth syndrome.