Многие наследственные заболевания долгое время считались неизлечимыми. Их причина кроется в поломках ДНК, поэтому традиционные методы лечения зачастую оказываются бесполезными. Однако современная биомедицина позволила приблизиться к решению проблемы. Ученые Научно-технологического университета «Сириус» разрабатывают рекомбинантные вирусные векторы — инструменты, способные доставить здоровую копию гена в нужные клетки.
В основе работы лежат аденоассоциированные вирусы (AAV). Они представляют собой белковую оболочку-капсид диаметром около 20 нанометров, внутри которой упакован терапевтический ген. Разнообразие природных AAV позволяет подбирать оптимальный вектор для любой ткани человека, а их жизненный цикл дает возможность получать высокие концентрации вирусных частиц в лабораторных условиях.
Капсид AAV состоит из трех типов белков: VP1 и VP2 отвечают за проникновение в клетку, а VP3 формирует защитную оболочку. Эффективность и безопасность терапии напрямую зависят от того, в каком соотношении они собраны в вирусной частице. В ходе экспериментов ученые выяснили, что даже при внешне нормальной сборке AAV-векторов соотношение VP1, VP2 и VP3 может варьироваться. Это критически важно, поскольку дисбаланс белков способен снизить способность вируса проникать в клетки и спровоцировать нежелательную реакцию иммунной системы, которая атакует терапевтические частицы.
С помощью масс-спектрометрии исследователи подтвердили, что количественный состав капсида может существенно отличаться от ожидаемого, и предложили дополнить контроль качества препаратов процедурой строгой проверки точного соотношения всех трех типов белков в каждой серии. Это позволит на этапе производства отсеивать партии с потенциально опасным дисбалансом и повысить предсказуемость терапии.
Помимо совершенствования самих вирусных векторов, ученые работают над конкретными терапевтическими стратегиями для наследственных заболеваний, в частности над генной терапией нейропатии Лебера и гемофилии B.
При наследственной оптической нейропатии мутация в митохондриальном гене ND4 приводит к гибели клеток сетчатки и потере зрения. Вместо того чтобы чинить поломку напрямую в митохондриях, что технически очень сложно, команда «Сириуса» встроила здоровую копию гена в ядро клетки и снабдила ее коротким адресным «маячком». Он направляет готовый белок туда, где он нужен. Проведенный на органоидах сетчатки эксперимент показал, что выбранные «маячки» действительно восстанавливают работу митохондрий.
При лечении гемофилии B — заболевания, при котором из-за мутации в гене фактора IX кровь плохо сворачивается, — исследователи применили технологию прайм-редактирования. Она позволяет вносить точечные исправления в ДНК.
Ученые использовали мышиные модели с тяжелой формой заболевания и подтвердили, что подход работает, хотя пока и не очень эффективно. Параллельно они опробовали другую стратегию: отключили ген антитромбина, который в норме тормозит выработку факторов свертывания. Это привело к резкому росту количества белка фактора IX. Однако когда проверили, насколько хорошо он выполняет свою функцию, оказалось, что прямое редактирование мутации дает более качественный результат. Комбинация обоих подходов — исправление мутации и отключение тормозящего гена — остается перспективным направлением для дальнейших исследований.
Исследователи отмечают, что новый метод открывает путь к созданию терапии, направленной на причину болезни, а не на ее симптомы. В перспективе одна процедура может надолго, а возможно, и навсегда избавить пациента от необходимости регулярных и дорогостоящих инъекций, значительно снизив риски кровотечений и повысив качество жизни.
Ранее ученые нашли белок, отвечающий за восстановление мозга после инсульта.