Используя короткую синтетическую цепь химически модифицированных нуклеотидов, сконструированных в Институте РНК-терапии Медицинской школы Массачусетского университета (UMass Chan Medical School), Роберт Браун-младший, Джонатан Уоттс и их коллеги продемонстрировали способность подавлять мутантные формы гена C9ORF72 в пилотном исследовании с участием одного пациента.
Ген C9ORF72 является наиболее распространенной причиной семейного бокового амиотрофического склероза (БАС) и семейной лобно-височной деменции. Полученные результаты могут послужить основой исследований в области лечения БАС и других нейродегенеративных заболеваний.
Терапия с использованием антисмыслового олигонуклеотида (antisense RNA, asRNA), введенного в спинномозговой канал, привела к значительному снижению в спинномозговой жидкости уровня связанных с БАС нейротоксинов, известных как белки с дипептидными повторами. В ходе исследования функциональная оценка БАС добровольца и другие показатели воздействия были в основном стабильными или незначительно улучшились. У пациента, который испытывал слабость в ногах и ступнях до лечения, не было никаких неврологических или других побочных эффектов.
Исследование показало, что лечение на основе asRNA, ранее продемонстрировавшее эффективность in vitro, безопано и эффективно подавляет ген C9ORF72 у пациента с БАС и снижает уровень мутантного белка C9ORF72. В настоящее время планируются клинические исследования с участием нескольких человек, чтобы выяснить, может ли это лечение замедлить прогрессирование заболевания.
AsRNA – это короткие синтетические одноцепочечные олигонуклеотиды, которые могут соединяться с комплементарными участками РНК или ДНК и изменять экспрессию генов. Тип asRNA, использованный в этом исследовании, прекращает экспрессию генов путем связывания с матричной РНК (мРНК). Как только это связывание происходит, полученная гибридная последовательность естественным образом разлагается ферментами в клетке.
Привлекательность разработки антисмысловых олигонуклеотидов для лечения БАС и других нейродегенеративных заболеваний заключается в ее простоте. Они препятствуют синтезу белка на матрице мРНК, и мутантный белок никогда не будет создан. Остается только определить, как доставить asRNA к определенному типу клеток. Теоретически метод можно использовать для лечения других нейродегенеративных заболеваний, лишь изменяя последовательность нуклеотидов. А устранив болезнетворный белок из клетки, потенциально можно остановить или обратить вспять прогрессирование заболевания. На сегодняшний день четыре метода лечения на основе asRNA получили одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США: три из них предназначены для лечения мышечной дистрофии Дюшенна, один – спинальной мышечной атрофии.
БАС – это прогрессирующее нейродегенеративное расстройство, которое сопровождается потерей двигательных нейронов, контролирующих скелетные мышцы. Примерно 10% БАС являются наследственными и вызваны мутацией в ДНК пациента. Остальные 90% случаев классифицируются как спорадические и происходят в случаях, когда в семейном анамнезе нет заболеваний. Ежегодно в США БАС диагностируется у 6000 человек. Неизвестно, почему при этом заболевании гибнут двигательные нейроны, но считается, что эта нейродегенерация связана со сложным комплексом клеточных и молекулярных процессов.
Мутации в гене C9ORF72, являющемся объектом данного исследования, составляют 40% семейных случаев БАС, а также около 10% ненаследственных случаев. Эти мутации также являются причиной около 25% случаев семейной лобно-височной деменции. Это большое число, и можно надеяться, что новая терапевтическая стратегия потенциально поможет лечить оба заболевания.
Пациенты с БАС с мутацией C9ORF72 имеют аномально длинный повторяющийся паттерн шестибуквенной последовательности нуклеотидов (ГГГГЦЦ). У человека без мутации обычно бывает менее 20-30 таких повторов, но при наличии мутации эти фрагменты могут встречаться сотни раз. Повторяющаяся последовательность нарушает экспрессию мутантного C9ORF72, и дополнительно продуцирует нейротоксины, известные как белки с дипептидными повторами.
Даже когда было понятно, что уничтожение мутаций одного гена, которые приводят к нейродегенеративным заболеваниям, может иметь терапевтический эффект, оказалось трудным безопасно и эффективно доставить олигонуклеотидные агенты к нейронам. Другой проблемой была необходимость устранения мутантных белков с сохранением при этом достаточного количества функциональных белков для жизни клеток. Другими словами, нельзя просто удалить весь белок C9ORF72 из нейронов, потому что это может нанести вред клеткам. Любое потенциальное лечение должно быть более избирательным.
В данном исследовании Уоттс, Браун и коллеги нацелились на две специфические изоформы гена C9ORF72, которые генерируют токсичные белки с дипептидными повторами, и идентифицировали несколько asRNA, которые снижают их уровень. Как только ASO были идентифицированы, Уоттс модифицировал их, чтобы адаптировать для введения в спинномозговую жидкость, повысить безопасность, распределение и стабильность в головном и спинном мозге. Он определил комбинации различных фосфатных и углеводных компонентов, которые позволяют клеткам усваивать asRNA.
Данное исследование подтверждает, что терапия asRNA у людей может эффективно и безопасно подавлять экспрессию белка C9ORF72. Вмешательство нацелено не только на мутантный аллель, но и на неправильные транскрипты и белки с дипептидными повторами, генерируемые этим аллелем. Подавление экспрессии мутантного C9ORF72 должно быть изучено дополнительно.
Статья H.Tran et al. Suppression of mutant C9orf72 expression by a potent mixed backbone antisense oligonucleotide опубликована в журнале Nature Medicine.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам UMass Chan Medical School: UMass Chan clinical trial shows antisense oligonucleotide safely suppresses mutant ALS gene in pilot human study.
