Генотерапия редкой слепоты
Исследователи из Национального института глаза (Национальные институты здоровья США, NIH) разработали генную терапию, которая устраняет дефекты ресничек в клетках сетчатки при врожденном амаврозе Лебера – заболевании, вызывающем утрату зрения в раннем детстве. Используя выращенные из клеток пациентов органоиды сетчатки, исследователи обнаружили, что тип врожденного амавроза, вызванный мутацией гена NPHP5, приводит к серьезным дефектам первичных ресничек.
Легкий дефицит гена NPHP5 вызывает слепоту, а при более выраженном дефиците у многих пациентов наряду с дегенерацией сетчатки также наблюдаются заболевания почек (синдром Сеньора-Локена).
Врожденный амавроз Лебера – редкое генетическое заболевание, которое приводит к дегенерации светочувствительных клеток сетчатки глаза. Причиной амавроза Лебера могут быть дефекты по меньшей мере в 25 различных генах. В настоящее время одобрена генная терапия лишь одной формы врожденного амавроза, другие формы заболевания не поддаются лечению. Тип, вызванный мутациями в NPHP5, встречается относительно редко. Он приводит к слепоте во всех случаях, и часто сопровождается почечной недостаточностью. Исследовательская группа собрала образцы стволовых клеток у двух пациентов с дефицитом NPHP5 в Клиническом центре NIH. Этот материал был использован для создания органоидов сетчатки – культивируемых кластеров тканей, которые обладают многими структурными и функциональными особенностями настоящей сетчатки. Органоиды сетчатки, выращенные из клеток пациентов, ценны тем, что они точно имитируют генотип и проявления заболевания у реальных пациентов и обеспечивают близкую к натуральной среду для тестирования экспериментальных вмешательств, включая генную терапию. Как и у пациентов, в органоидах сетчатки были обнаружены дефекты фоторецепторов, в том числе утрата выступающей части рецепторных клеток.
В здоровой сетчатке внешние сегменты фоторецепторов содержат светочувствительный белок опсин. Когда он подвергается воздействию света, фоторецептор инициирует нервный импульс, который поступает в мозг и обеспечивает зрение. Наружный сегмент фоторецептора представляет собой особый тип первичной реснички.
Считается, что в здоровом глазу белок NPHP5 находится в ресничных воротах – структуры у основания первичной реснички, которая помогает фильтровать белки, попадающие в ресничку. Предыдущие исследования на мышах показали связь NPHP5 с функцией ресничек, но точная роль этого белка в ресничках фоторецепторов была неизвестна.
AAV-NPHP5 восстанавливает накопление родопсина в наружных сегментах фоторецепторов.
В настоящем исследовании было обнаружено снижение уровней белка NPHP5 в выращенных из клеток пациентов органоидах сетчатки, а также белка CEP-290, который взаимодействует с NPHP5 и формирует первичные ресничные ворота. (Мутации в CEP-290 составляют наиболее распространенную причину амавроза Лебера). Кроме того, внешние сегменты фоторецепторов в органоидах сетчатки полностью отсутствовали, и белок опсин, который должен был быть локализован на внешних сегментах, вместо этого был обнаружен в другом месте в теле фоторецепторных клеток.
Лечение органоидов сетчатки, выращенных из клеток, взятых от пациентов с амаврозом Лебера и здоровых добровольцев. Вверху: органоиды сетчатки (ДНК окрашена синим, NPHP5 окрашена красным и родопсин – зеленым цветом). Внизу – увеличенное изображение фоторецепторного слоя органоидов (родопсин окрашен зеленым цветом).
Когда исследователи ввели аденоассоциированный вирусный (AAV) вектор, содержащий рабочую версию гена NPHP5, органоиды сетчатки показали значительное восстановление белка опсина, сконцентрированного в правильном месте – во внешних сегментах. Полученные данные также свидетельствуют о том, что функциональный ген NPHP5, возможно, стабилизировал первичные ресничные ворота.
Статья K.Kruczek et al. In vitro modeling and rescue of ciliopathy associated with IQCB1/NPHP5 mutations using patient-derived cells опубликована в журнале Stem Cell Reports.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам National Institutes of Health: NIH researchers develop gene therapy for rare ciliopathy.