Генотерапия слепоты: просто, эффективно и неинвазивно
Генная терапия предлагает простой и эффективный способ восстановления зрения
LifeSciencesToday по материалам UC Berkeley: Researchers develop easy and effective therapy to restore sight
Ученые Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) разработали более простой и эффективный метод доставки генов в клетки глаза, который может значительно расширить возможности генной терапии в восстановлении зрения у пациентов со слепотой, вызванной как наследованными дефектами, такими как пигментный ретинит, так и возрастными дегенеративными заболеваниями, например, макулярной дегенерацией.
От применяемых сегодня методов лечения новую процедуру отличают быстрота и хирургическая неинвазивность при одновременной высокой эффективности доставки терапевтических генов в труднодоступные клетки по всей сетчатке.
В последние шесть лет несколько групп добились успеха в лечении пациентов с одним из редких наследственных заболеваний глаз путем введения несущего нормальный ген вируса непосредственно в сетчатку. Несмотря на очевидную инвазивность этой процедуры, врачи вынуждены прибегать именно к такому способу введения, так как переносящий нормальный ген вирус не в состоянии достичь клеток сетчатки, которые необходимо восстановить.
«Прокалывание иглой сетчатки и введение инженерного вируса за сетчатку является рискованной хирургической процедурой», – комментирует этот метод Дэвид Шэффер (David Schaffer), профессор химической и биомолекулярной инженерии, директор Центра стволовых клеток Беркли (Berkeley Stem Cell Center) UC в Беркли. «Но у врачей нет выбора, потому что ни один из способных доставлять гены вирусов не может пройти весь путь через заднюю часть глаза и достичь фоторецепторов – светочувствительных клеток, нуждающихся в терапевтических генах. Основываясь на 14 годах исследований, мы создали вирус, который просто вводится в стекловидное тело и доставляет гены в очень трудно доступную популяцию нежных клеток хирургически неинвазивным и безопасным способом. Это 15-ти минутная процедура, и вы, скорее всего, сможете уйти домой в тот же день».
Испытанный на двух моделях человеческих дегенеративных глазных заболеваний, воспроизведенных у грызунов, этот инженерный вирус работает гораздо лучше, чем стандартный штамм. Кроме того, он может проникать в фоторецепторы глаза обезьяны, который очень похож на глаз человека.
Клетки глаза успешно поглощают вирус, несущий ген зеленого флуоресцентного белка. На снимке хорошо видно, что инженерный штамм аденоассоциированного вируса (справа) более эффективен, чем его предшественник – стандартный вирус. Особенно успешно новый штамм доставляет гены в критически важные фоторецепторы (верхний слой). Фото здесь и далее – newscenter.berkeley.edu
Сейчас профессор Шэффер и его коллеги налаживают сотрудничество с врачами, чтобы найти пациентов, которым этот метод доставки генов может принести пользу. В ближайшее время ученые надеются перейти к клиническим испытаниям.
Шэффер и Джон Флэннери (John Flannery), профессор молекулярной и клеточной биологии и оптометрии UC в Беркли, вместе со своими коллегами из Института нейробиологии Хелен Виллс (Helen Wills Neuroscience Institute) UC в Беркли и Глазного института Флаума (Flaum Eye Institute) Рочестерского университета (University of Rochester) в Нью-Йорке, опубликовали результаты своего исследования в журнале Science Translational Medicine (Dalkara et al., In Vivo-Directed Evolution of a New Adeno-Associated Virus for Therapeutic Outer Retinal Gene Delivery from the Vitreous)
Использование безопасного вируса в генной терапии
Три группы исследователей успешно восстановили зрение более чем десятку пациентов с редкой болезнью, называемой врожденным амаврозом Лебера, приводящей к полной потере зрения уже в молодом возрасте. Они добились этого путем встраивания корректирующих генов в аденоассоциированные вирусы (AAV) и введения этих распространенных, но безвредных респираторных вирусов непосредственно в сетчатку глаза. Клетки фоторецепторов поглотили вирусы и, включив функциональный ген в свои хромосомы, начали синтез важнейшего белка, спасая фоторецепторы и восстанавливая зрение.
Схематическое изображение аденоассоциированного вируса, показывающее белки его оболочки. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли изменили 10 аминокислот в одном из белков (оранжевый), чтобы вирус мог достигать фоторецепторов, проходя через слои сетчатки.
К сожалению, этот метод не может быть применен при большинстве офтальмологических заболеваний, поскольку игла часто вызывает отслойку сетчатки, усугубляя ситуацию. Однако стандартный аденоассоциированный вирус не может проникать в ткань, чтобы достичь фоторецепторов и других клеток, таких как пигментный эпителий сетчатки, которые должны быть восстановлены. Сетчатка примерно в 100000 раз толще, чем диаметр AAV, составляющий около 20 нанометров.
Много лет назад профессор Шэффер решил найти способ модифицировать аденоассоциированный вирус таким образом, чтобы он проникал в ткани, включая глаз и печень, и стал вектором для доставки генов в определенные клетки. На сегодняшний день он создал 100 миллионов вариантов AAV, каждый из которых немного отличается от других белками на своей оболочке. Из этих миллионов он и его коллеги отобрали пять, эффективно проникающих в сетчатку. Затем они использовали лучший из этих пяти – 7M8 – для транспортировки генов для лечения двух типов наследственной слепоты, для которых существуют мышиные модели: Х-хромосомого ретиношизиса, поражающего только мальчиков и превращающего их сетчатку в подобие швейцарского сыра, и врожденного амавроза Лебера. Во всех случаях при введении в стекловидное тело новый инженерный аденоассоциированный вирус доставлял корректирующие гены во все области сетчатки и восстанавливал фоторецепторы почти до нормального состояния.
Ученые создали и ввели в стекловидное тело глаза более 100 млн. инженерных аденоассоциированных вирусов (слева). Вирусы, способные проходить через многие слои клеток сетчатки, используются для переноса корректирующего гена в клетки с дефектным геном. Чтобы достичь этих клеток, в частности светочувствительных фоторецепторов и клеток пигментного эпителия сетчатки (RPE), вирус должен пройти через несколько слоев клеток (справа).
При введении в глаз нормальной обезьяны этот вирус проникает в определенное количество клеток сетчатки, при этом почти во все фоторецепторы очень важной области зрения, так называемой ямки, чего совсем не могут делать обычные вирусные векторы.
Профессор Шэффер предполагает, что такие вирусы могут быть использованы не только для восстановления функции неработающим генов, но и для нокаута генов или остановки процессов, активно убивающих клетки сетчатки, что имеет место при возрастной макулярной дегенерации.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
19.06.2013