"Это исследование является важным вкладом в исследования LHON и в усилия по созданию эффективной терапии. Но последствия еще шире, потому что подходы, которые использовали исследователи, могут помочь в разработке терапии для огромного количества других митохондриальных заболеваний », — сказала Мэрианн Редфорд, доктор медицинских наук.D.S, M.п.ЧАС., директор программы совместных клинических исследований в Национальном глазном институте NIH, который помог финансировать исследование.
Митохондрии так же сложны, как и любое современное производственное предприятие, со специализированным оборудованием для преобразования питательных веществ и кислорода в клеточную энергию. У них даже есть собственная ДНК, и именно мутации в этой митохондриальной ДНК (мтДНК) приводят к LHON, а также к множеству других заболеваний.
Но уникальная природа мтДНК создала проблемы для разработки и тестирования потенциальных методов лечения таких заболеваний.
До сих пор «не было эффективного способа ввести ДНК в митохондрии», — сказал Джон Гай, M.D., профессор офтальмологии и директор лаборатории глазной генной терапии в Глазном институте Баскома Палмера Медицинской школы Миллера Университета Майами. Доктор. Лаборатория Гая — одна из первых, кто разработал подход, который может воздействовать на мтДНК у живых мышей и людей.
Их успех в создании мышиной модели LHON и использовании ее для тестирования исследуемой генной терапии описан в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Глобальное влияние LHON неизвестно.
В Англии оценочная распространенность составляет около 1 на 30 000 человек. Ранние симптомы включают нечеткое зрение и обычно появляются в подростковом возрасте или в начале двадцатых годов. Зрение со временем ухудшается, что в конечном итоге приводит к серьезной потере резкости (остроты зрения) и цветового зрения.
Эти проблемы вызваны потерей ганглиозных клеток сетчатки — клеток, передающих зрительные сигналы от сетчатки через зрительный нерв в мозг.
Самая распространенная мутация LHON нарушает митохондриальный ген ND4. Доктор.
Гай начал исследовать возможный подход к генной терапии для доставки замещающей копии гена в митохондрии около 15 лет назад. В большинстве исследований и применений генной терапии вирусы стали предпочтительным сосудом для доставки генов в клетки.
Но вирусы эволюционировали, чтобы проникнуть в клетки организма и проникнуть в ядро, которое содержит основную часть нашей ДНК, включающую около 20000 генов. Большинство вирусов плохо проникают в митохондрии.
Чтобы это исправить, доктор. Гай и его команда воспользовались тем фактом, что митохондрии импортируют клеточные белки, которые они не могут произвести сами.
Прикрепив немного одного такого белка к внешней оболочке вируса, называемого аденоассоциированным вирусом, он эффективно дал вирусу сигнал самонаведения и код входа в митохондрии.
Этот модифицированный вирус стал ключом к созданию мыши, воспроизводящей LHON, и к исследовательской генной терапии LHON, которая в настоящее время проходит клинические испытания.
Чтобы создать мышиную модель LHON, исследователи загрузили в вирус дефектную копию гена ND4, несущую ту же мутацию, которая вызывает около 70 процентов случаев LHON. Они также включали ДНК, кодирующую красный флуоресцентный белок, как видимый маркер вируса и его полезной нагрузки.
Затем они ввели вирус в оплодотворенные яйцеклетки мыши и вырастили клетки до зрелости.
После скрещивания мышей через несколько поколений исследователи получили свою мышиную модель. Присутствие вирусно-кодируемой мутации ND4 в глазу было подтверждено, по сути, проведением осмотра глаза для поиска красного флуоресцентного маркера. Со временем у мышей наблюдалась потеря ганглиозных клеток сетчатки, атрофия (усыхание) зрительного нерва и снижение зрительных реакций, что видно по типу электрической записи сетчатки, известной как электроретинограмма.
Чтобы разработать генную терапию для LHON, команда упаковала нормальный человеческий ген ND4 в тот же скрытый вирус. Эта комбинация при введении в глаз привела к улучшению зрительной функции в модели мыши LHON. При введении нормальным мышам вирус, несущий ND4, не оказывал неблагоприятного воздействия на зрение.
До разработки новой модели мыши Dr.
Лаборатория Гая показала, что они могут вызывать временные признаки LHON у мышей. Им удалось предотвратить развитие LHON у мышей, но не обратить его вспять. «Теперь мы показали, что можем улучшить зрительную функцию после ее потери», — сказал он.