В отличие от существующих методов лечения, новая процедура является быстрой и хирургически неинвазивной, и она доставляет нормальные гены в труднодоступные клетки по всей сетчатке.За последние шесть лет несколько групп успешно лечили людей с редким наследственным заболеванием глаз, вводя вирус с нормальным геном непосредственно в сетчатку глаза с дефектным геном.
Несмотря на инвазивный процесс, вирус с нормальным геном не смог достичь всех клеток сетчатки, которые нуждались в фиксации.«Вставка иглы в сетчатку и введение искусственного вируса за сетчатку — рискованная хирургическая процедура», — сказал Дэвид Шаффер, профессор химической и биомолекулярной инженерии и директор Центра стволовых клеток Беркли в Калифорнийском университете в Беркли. «Но у врачей нет выбора, потому что ни один из вирусов доставки генов не может пройти через заднюю часть глаза, чтобы достичь фоторецепторов — светочувствительных клеток, которым необходим терапевтический ген.«Основываясь на 14-летних исследованиях, мы создали вирус, который вы просто вводите в жидкое стекловидное тело внутри глаза, и он доставляет гены в очень труднодоступную популяцию хрупких клеток способом, который не требует хирургического вмешательства. -инвазивный и безопасный. «Это 15-минутная процедура, и вы, вероятно, сможете пойти домой в тот же день».Созданный вирус работает намного лучше, чем современные методы лечения двух дегенеративных глазных болезней человека на грызунах, и может проникать в фоторецепторные клетки в глазах обезьян, которые похожи на человеческие.
Шаффер сказал, что он и его команда сейчас сотрудничают с врачами, чтобы определить пациентов, которые, скорее всего, получат пользу от этого метода доставки генов, и после некоторых доклинических разработок надеются вскоре отправиться в клинические испытания.Шаффер и Джон Фланнери, профессор молекулярной и клеточной биологии и оптометрии Калифорнийского университета в Беркли, вместе с коллегами из Института нейробиологии Хелен Уиллс в Калифорнийском университете в Беркли и Института глаза Флаума при Университете Рочестера в Нью-Йорке опубликовали результаты своего исследования 12 июня. в журнале Science Translational Medicine.Использование доброкачественного вируса для генной терапии
Три группы исследователей успешно восстановили зрение более чем дюжине людей с редким заболеванием, называемым врожденным амаврозом Лебера, которое приводит к полной потере зрения в раннем взрослом возрасте. Они достигли этого, вставив корректирующий ген в аденоассоциированные вирусы (AAV) и введя эти распространенные, но доброкачественные респираторные вирусы непосредственно в сетчатку. Фоторецепторные клетки захватывают вирусы и включают функциональный ген в свои хромосомы, чтобы создать критический белок, который дефектный ген не может, спасая фоторецепторы и восстанавливая зрение.К сожалению, этот метод нельзя применить к большинству заболеваний, вызывающих слепоту, потому что игла часто вызывает отслоение сетчатки, что ухудшает ситуацию.
Тем не менее, стандартный AAV, используемый в глазной и других типах генной терапии, не может проникать в ткань, чтобы достичь фоторецепторов и других клеток, таких как пигментный эпителий сетчатки, которые необходимо зафиксировать. Сетчатка примерно в 100 000 раз толще, чем диаметр AAV, который составляет около 20 нанометров.Много лет назад Шаффер решил найти способ «эволюционировать» AAV, чтобы он проникал в ткани, включая глаза и печень, как способ доставки генов к определенным клеткам.
На сегодняшний день он создал 100 миллионов вариантов AAV, каждый из которых несет немного разные белки на своей оболочке, из которых он и его коллеги выбрали пять, которые были эффективны для проникновения через сетчатку. Затем они использовали лучшие из них (7m8) для переноса генов, чтобы вылечить два типа наследственной слепоты, для которых существуют модели на мышах: Х-сцепленный ретиношизис, который поражает только мальчиков и делает их сетчатку похожими на швейцарский сыр; и врожденный амавроз Лебера.
В каждом случае при введении в стекловидное тело AAV доставлял корректирующий ген ко всем областям сетчатки и восстанавливал клетки сетчатки почти до нормального состояния.При введении в глаз нормальной обезьяны вирусы проникали в клетки точечно через сетчатку, но почти полностью в очень важную область хорошего зрения, называемую ямкой.
Современные вирусы вообще не проникают в фовеальные клетки.Шаффер предсказывает, что вирусы можно использовать не только для встраивания генов, которые восстанавливают функцию неработающих генов, но могут нокаутировать гены или останавливать процессы, которые активно убивают клетки сетчатки, что может иметь место при возрастной дегенерации желтого пятна.«Когда я впервые приехал сюда 14 лет назад, у меня действительно была идея или цель, заключающаяся в том, что я хочу работать над проблемами, которые будут иметь прямое влияние на здоровье человека, и сейчас мы к этому приближаемся», — сказал Шаффер.
Среди соавторов — аспиранты Дениз Далкара и Лия Бирн из Института неврологии Хелен Уиллс Калифорнийского университета в Беркли; аспиранты Райан Р. Климчак и Мейке Визель из отдела молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета в Беркли; и Лу Инь и Уильям Х. Мериган из Глазного института Флаума и Центра визуальных наук Университета Рочестера.Работа была поддержана Центром развития наномедицины для оптического контроля биологической функции Национального института здоровья и Фондом борьбы со слепотой.