Терапия снижает экспрессию гена, называемого SOD1, который в некоторых случаях семейного БАС имеет мутацию, которая ослабляет и убивает нервные клетки, называемые двигательными нейронами, которые контролируют движение мышц. Хотя во многих исследованиях лекарств задействован только один тип животных моделей, эти усилия включали анализ на двух разных моделях, леченных до и после начала заболевания. По словам Брайана Каспара, доктора философии, главного исследователя Центра генной терапии в Nationwide Children’s и ведущего автора исследования, которое было опубликовано в Интернете 6 сентября в журнале Molecular Therapy, углубленное исследование может направить препарат в клинические испытания на людях. .«Мы разработали эти строгие исследования с использованием двух различных моделей заболевания, причем экспериментаторы не знали о лечении, и в двух отдельных лабораториях», — сказал доктор Каспар, который сотрудничал в исследовании с командой под руководством Дона Кливленда, доктора философии, из Университета. Калифорнии, Сан-Диего. «Мы были очень довольны результатами и обнаружили, что подход к доставке оказался успешным у более крупных видов, что позволило нам инициировать клинический план трансляции этого ужасного заболевания».
В настоящее время нет лекарства от БАС, также называемого болезнью Лу Герига. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний, ежегодно в США регистрируется около 5000 новых случаев, в основном среди людей в возрасте от 50 до 60 лет. Хотя точная причина БАС неизвестна, более 170 мутаций в гене SOD1 были обнаружены во многих пациенты с семейным БАС, на долю которых приходится около 2 процентов всех случаев.
SOD1 предоставляет инструкции по производству фермента, называемого супероксиддисмутазой, который находится по всему телу и расщепляет токсичные молекулы, которые могут повредить клетки. При мутации ген SOD1 дает дефектную версию фермента, который особенно опасен для двигательных нейронов.
Одна из мутаций, которая обнаруживается примерно у половины всех семейных пациентов с БАС, особенно разрушительна, смерть обычно наступает в течение 18 месяцев после постановки диагноза. SOD1 также вовлечен в другие типы БАС, называемые спорадическим БАС, что означает, что терапия может оказаться полезной для большего числа пациентов, страдающих этим заболеванием.Более ранняя работа доктора Каспара и других обнаружила, что они могут остановить производство мутировавшего фермента, блокируя экспрессию SOD1, что, в свою очередь, как они подозревали, замедлит прогрессирование БАС. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователям потребуется не только разработать подход, который бы блокировал ген, но и выяснить, как целенаправленно воздействовать на клетки, вовлеченные в заболевание, в том числе двигательные нейроны и глиальные клетки.
Более того, терапию предпочтительно проводить неинвазивно вместо прямой доставки через просверленные в черепе отверстия.Команда доктора Каспара выполнила вторую часть этой задачи в 2009 году, когда они обнаружили, что аденоассоциированный вирус серотипа 9 (AAV9) может преодолевать гематоэнцефалический барьер, что делает его идеальной транспортной системой для доставки генов и стратегий вмешательства РНК, предназначенных для лечить болезнь.
В этой новой работе, финансируемой Национальным институтом здравоохранения, исследователи заблокировали человеческий SOD1, используя технологию, известную как короткая шпилька РНК или кшРНК. Эти отдельные цепи РНК разрабатываются в лаборатории для поиска конкретных последовательностей, обнаруженных в гене SOD1 человека, закрепления за ними и блокирования экспрессии гена.
В одной из моделей мышей, использованных в исследовании, БАС развивается раньше и быстрее прогрессирует. В другом случае болезнь развивается позже и прогрессирует медленнее. Все мыши получили однократную инъекцию AAV9-SOD1-shRNA до или после начала заболевания.
Результаты показали, что в модели с быстрым прогрессированием заболевания у мышей, получавших лечение до начала заболевания, выживаемость увеличивалась на 39% по сравнению с мышами, получавшими контрольную терапию. Поразительно, что у мышей, получавших лечение в возрасте 21 дня, прогрессирование заболевания замедлилось на 66 процентов. Возможно, более удивительным было открытие, что даже после появления симптомов в этих моделях лечение все же привело к увеличению выживаемости на 23% и снижению прогрессирования заболевания на 36%. В модели с более медленным началом заболевания лечение увеличивало выживаемость на 22 процента и задерживало прогрессирование заболевания на 38 процентов.
«Увеличение выживаемости — это фантастика, и тот факт, что мы задержали прогрессирование болезни в обеих моделях при лечении в начале болезни, — это то, что движет нашим энтузиазмом в продвижении этой работы к клиническим испытаниям на людях», — сказал Кевин Фуст, доктор философии, соавтор книги. рукопись и доцент кафедры неврологии Медицинского колледжа Университета штата Огайо.
Помимо потенциальной терапевтической пользы, исследование также предлагает некоторые интересные идеи относительно биологических основ БАС. Роль моторных нейронов в БАС была хорошо задокументирована, но это исследование также выявило еще одного ключевого игрока — астроциты, наиболее распространенный тип клеток в человеческом мозге и поддерживающих функцию нейронов.«Недавняя работа нашего сотрудника доктора Кливленда продемонстрировала, что астроциты и другие типы глии столь же важны, если не более важны при БАС, поскольку они действительно способствуют прогрессированию болезни», — сказал доктор Каспар. «Действительно, глядя на данные, полученные от мышей, более 50 процентов астроцитов были нацелены по всему спинному мозгу с помощью этого подхода к доставке генов».В идеале терапия одинаково сильно воздействовала бы на мотонейроны и астроциты.
Лучший способ сделать это — доставить лекарство непосредственно в спинномозговую жидкость (CSF), что снизит уровень подавления SOD1 в клетках за пределами мозга и снизит воздействие на иммунную систему AAV9 — элементов, которые добавят веса аргументу. для изучения препарата на людях.Инъекции непосредственно в спинномозговую жидкость у мышей сделать нелегко, поэтому команда сделала решающий шаг вперед, введя AAV9-SOD1-shRNA в спинномозговую жидкость здоровых приматов. Результаты оказались именно такими, как надеялась команда — уровень экспрессии генов снизился на 90 процентов в двигательных нейронах и почти на 70 процентов в астроцитах, и не было зарегистрировано никаких побочных эффектов, что заложило основу для перехода к клиническим испытаниям на людях.«Нам предстоит проделать огромную работу, чтобы приблизить это к клиническому испытанию, но мы воодушевлены результатами, полученными на сегодняшний день, и наша команда из Nationwide Children’s и наши выдающиеся сотрудники полностью привержены делу изменения этого заболевания», — сказал доктор Каспар.
Полученные данные могут повлиять на другие исследования, проводимые в лаборатории доктора Каспара, включая исследования спинальной мышечной атрофии, часто смертельного генетического заболевания у младенцев и детей, которое может вызвать сильное ослабление мышц рук и ног и дыхательную недостаточность.«Это исследование является дополнительным доказательством нацеливания на двигательные нейроны и глиальные клетки по всему спинному мозгу для лечения спинальной мышечной атрофии и других дегенеративных заболеваний головного и спинного мозга менее инвазивным способом, чем прямые инъекции», — сказал д-р Каспар. который также является адъюнкт-профессором педиатрии и неврологии Медицинского колледжа Университета штата Огайо.