С помощью новой методологии редактирования генов CRISPR ученые из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн инактивировали один из генов, ответственных за наследственную форму бокового амиотрофического склероза – изнурительное и фатальное неврологическое заболевание, от которого нет никакого лечения. Новое лечение замедлило прогрессирование заболевания, улучшило мышечную функцию и увеличило продолжительность жизни у мышей с агрессивной формой БАС.

«К сожалению, у ALS мало вариантов лечения. Это важный первый шаг к тому, чтобы показать, что эта новая форма редактирования генов может быть использована для потенциального лечения заболевания», – сказал профессор биоинженерии Томас Гай, который руководил исследованием с биоинженерией профессор Пабло Перес-Пинера.

Этот метод основывался на новой технологии редактирования генов, известной как базовые редакторы CRISPR.

Традиционные технологии редактирования генов CRISPR обрезают обе цепи молекулы ДНК, что может привести к различным ошибкам в последовательности ДНК, ограничивая ее эффективность и потенциально приводя к ряду непреднамеренных мутаций в геноме. Вместо этого группа из Иллинойса использовала базовое редактирование, «чтобы заменить одну букву последовательности ДНК на другую, не разрезая обе цепи ДНК», – сказал Перес-Пинера.

«Базовые редакторы слишком велики для доставки в клетки с одним из наиболее перспективных и успешных векторов генной терапии, известным как адено-ассоциированный вирус», – сказал Гадж. Однако в 2019 году группа Переса-Пинеры разработала метод разделения белков-редакторов оснований на две половины, которые могут доставляться двумя отдельными частицами AAV. Оказавшись внутри клетки, половинки вновь собираются в полноразмерный базовый редактор белка.

Объединив силу доставки генов AAV и редакторов с расщепленным основанием, Gaj и Perez-Pinera нацелили и навсегда отключили мутантный ген SOD1, который ответственен примерно за 20% унаследованных форм БАС. Они опубликовали свои результаты в журнале Молекулярная терапия .

Многие исследования ALS направлены на предотвращение или отсрочку возникновения заболевания. Однако в реальном мире большинство пациентов не диагностируются, пока симптомы не будут развиты. Замедление прогрессирования, а не его предотвращение, может оказать большее влияние на пациентов ".

Колин Лим, аспирант

Лим является соавтором исследования вместе с аспирантами Майклом Гапинске и Александрой Брукс.

Исследователи сначала проверили редактор базы SOD1 в клетках человека, чтобы проверить повторную сборку редактора расщепленной базы CRISPR и инактивацию гена SOD1. Затем они вводили частицы AAV, кодирующие основные редакторы, в позвоночные колонки мышей, несущих мутантный ген SOD1, который вызывает особенно тяжелую форму ALS, которая парализует мышей в течение нескольких месяцев после рождения.

Болезнь прогрессировала медленнее у обработанных мышей, у которых улучшалась моторная функция, увеличивалась мышечная сила и уменьшалась потеря веса. Исследователи наблюдали 85-процентное увеличение времени между началом поздней стадии заболевания и конечной стадией, а также увеличение общей выживаемости.

«Мы были взволнованы, обнаружив, что многие улучшения произошли задолго до начала заболевания. Это говорит нам о том, что мы замедлили прогрессирование заболевания», – сказал Гапинске.

Базовый редактор вводит сигнал остановки около начала гена SOD1, поэтому он имеет преимущество, заключающееся в том, что клетка перестает вырабатывать белки, которые не функционируют, независимо от того, какая у пациента генетическая мутация. Однако, это потенциально нарушает здоровую версию гена, поэтому исследователи изучают способы нацеливания на мутантную копию гена.

«Двигаясь вперед, мы думаем о том, как мы можем принести эту и другие технологии редактирования генов в клинику, чтобы мы могли когда-нибудь лечить БАС у пациентов», – сказал Гадж. «Для этого нам необходимо разработать новые стратегии, способные нацеливаться на все клетки, участвующие в заболевании. Мы также должны дополнительно оценить эффективность и безопасность этого подхода в других клинически значимых моделях».

Подход с использованием сплит-базы имеет потенциал для лечения других болезней на генетической основе, сказал Перес-Пинера. Хотя ALS был первой демонстрацией этого инструмента, в его группе ведутся исследования по его применению для мышечной дистрофии Дюшенна и мышечной атрофии позвоночника.