Новый метод редактирования генов можно использовать для исправления мутаций в мышечных стволовых клетках, открывая путь для первой потенциальной клеточной терапии генетических мышечных заболеваний. Команда ECRC под руководством профессора Симоне Спулер опубликовала свои выводы в журнале "JCI Insight"

Мышечные стволовые клетки позволяют нашим мышцам наращивать и регенерировать в течение всей жизни с помощью упражнений. Но если определенные мышечные гены мутируют, происходит обратное. У пациентов, страдающих мышечной дистрофией, скелетная мышца начинает ослабевать уже в детстве. Внезапно эти дети больше не могут бегать, играть на пианино или подниматься по лестнице, и часто к 15 годам они становятся инвалидами. В настоящее время лечения этого состояния не существует.

Теперь мы можем получить доступ к генным мутациям этих пациентов с помощью технологии CRISPR-Cas9. В амбулаторной клинике Шарите мы лечим более 2000 пациентов с мышечными расстройствами и быстро осознали потенциал новой технологии »

Профессор Симона Спулер, руководитель лаборатории миологии в Центре экспериментальных и клинических исследований (ECRC)

Исследователи немедленно начали работать с некоторыми из пострадавших семей и теперь представили свои результаты в журнале JCI Insight . В исследуемых семьях родители были здоровы и понятия не имели, что у них есть мутировавший ген. Все дети унаследовали копию мутации болезни от обоих родителей.

Отредактированные мышечные стволовые клетки человека превратились в мышечные волокна у мышей

Термин «мышечная дистрофия» используется для обозначения около 50 различных заболеваний. «Все они идут по одному и тому же пути, но отличаются из-за мутации разных генов», – объясняет Спулер. «И даже внутри генов разные сайты могут мутировать». После геномного анализа всех пациентов исследователи выбрали одну семью из-за их особой формы заболевания: мышечная дистрофия конечностей-пояса 2D / R3 относительно распространена, быстро прогрессирует и имеет подходящее место для стыковки «генетических ножниц». мутации в ДНК.

Для исследования исследователи взяли образец мышечной ткани у десятилетнего пациента, выделили стволовые клетки, размножили их in vitro и использовали редактирование оснований для замены пары оснований на мутировавшем участке. Затем они ввели отредактированные мышечные стволовые клетки в мышцы мыши, которые могут переносить чужеродные клетки человека. Они размножились у грызунов и в большинстве своем превратились в мышечные волокна. «Этим мы впервые смогли показать, что можно заменить больные мышечные клетки здоровыми», – говорит Спулер. После дальнейших испытаний восстановленные стволовые клетки будут повторно введены пациенту.

Базовое редактирование – сложная техника

Базовое редактирование – это новый и очень сложный вариант инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9. В то время как в «классическом» методе обе нити ДНК разрезаются этими молекулярными ножницами, ферменты Cas, используемые для редактирования базы, просто отрезают остаточную глюкозу от определенного основания и присоединяют другое, таким образом создавая другое основание на целевой сайт. «Этот инструмент больше похож на пинцет, чем на ножницы, и идеально подходит для проведения целевых точечных мутаций в гене», – говорит доктор Хелена Эскобар, молекулярный биолог из команды Спулера. «Это также гораздо более безопасный метод, потому что нежелательные изменения чрезвычайно редки. В генетически восстановленных мышечных стволовых клетках мы не наблюдали каких-либо ошибок в непредусмотренных областях генома». Эскобар – ведущий автор исследования и тот, кто разработал методику работы с мышечными клетками.

Аутологичная клеточная терапия – которая включает в себя удаление собственных стволовых клеток пациента, редактирование их вне тела и последующее введение их обратно в мышцу – не позволит пациентам, которые уже прикованы к инвалидному креслу, снова ходить. «Мы не можем восстановить мышцы, которые уже атрофировались и были заменены соединительной тканью», – подчеркивает Спулер. И количество клеток, которые можно редактировать in vitro, также ограничено. Тем не менее, это исследование является первым доказательством того, что такая форма терапии может быть даже возможна для группы ранее неизлечимых заболеваний, и ее можно использовать для восстановления небольших мышечных дефектов, таких как дефекты сгибателя пальца.

На шаг ближе к излечению

Но это только первый шаг. «Следующей вехой будет поиск способа введения базового редактора непосредственно пациенту. Оказавшись внутри тела, он на короткое время будет« плавать », редактировать все мышечные стволовые клетки, а затем снова быстро разрушаться. " Команда хочет в ближайшее время начать первые испытания модели мыши. Если это также сработает, новорожденных можно будет проверять на наличие соответствующих генных мутаций в будущем, а лечебную терапию можно будет начать в то время, когда потребуется редактировать сравнительно небольшое количество клеток.

Итак, как может выглядеть терапия мышечной дистрофии in vivo в конкретных терминах? Это то, что ученые в течение некоторого времени тестировали на моделях животных с использованием вирусных векторов. Однако Хелена Эскобар объясняет, что, поскольку эти переносчики остаются в организме слишком долго, риск неправильного употребления и токсических эффектов слишком высок. «Альтернативой были бы молекулы мРНК, которые содержат информацию, позволяющую редактору синтезировать инструменты in vivo», – говорит молекулярный биолог. «мРНК очень быстро разрушается в организме, поэтому терапевтические ферменты могут оставаться в активном состоянии только в течение короткого времени». При необходимости терапию, вероятно, можно было бы повторить. «Мы еще не знаем, будет ли это терапевтический цикл, включающий несколько применений».

Этот терапевтический путь означал бы, что, в отличие от терапии аутологичными клетками, не каждому пациенту нужно будет лечить индивидуально. Для каждой формы мышечной терапии одного «инструмента» будет достаточно, чтобы вылечить мышечную атрофию еще до того, как произойдет серьезное повреждение. Но пока до этого еще далеко.