Синдром Ангельмана – генетическое заболевание, впервые описанное детским врачом Гарри Ангельманом в 1965 г. Синдром Ангельмана характеризуется специфическими чертами лица, микроцефалией, интеллектуальным снижением от среднего до тяжелого, нарушениями речи и координации, судорогами, проблемами со сном. При этом пациенты с синдромом Ангельмана не проявляют агрессии или аутоагрессии, они имеют веселый характер, часто смеются. Нарушения становятся заметны уже к возрасту от полугода до года.
Заболевание связано с мутациями материнской копии гена UBE3A. Отцовская копия гена обычно остается нетронутой, однако она деактивируется в клетках областей мозга (кора, гиппокамп, таламус, мозжечок итд) в ходе процесса, называемого импринтингом.
Сегодня развивается несколько направлений экспериментальной терапии синдрома Ангельмана, включая генную терапию на основе AAV (аденовирусных векторов) и наиболее, на мой взгляд, перспективного направления - терапия антисмысловыми олигонуклеотидами.
Давайте разбираться, что это такое. Как уже было сказано, у пациентов с синдромом Ангельмана есть материнская поврежденная мутацией копия гена UBE3A и отцовская, обычно нетронутая копия гена, которая деактивирована. В результате, отцовская копия гена, которая могла обеспечить клетку работающим белком UBE3A, не работает, и возникает дефицит белка UBE3A.
Идея метода – заставить “спящую” копию гена начать нормально функционировать. Для этого разберемся, как происходит процесс деактивации. Ген UBE3A регулируется антисмысловой длинной некодирующей РНК UBE3A-ATS (long non-coding RNA, UBE3A antisense transcript). Эта РНК специфически связывается с определенными участками гена UBE3A и препятствует синтезу с гена мРНК, с которой далее “считывается” с помощью рибосомы белок UBE3A.
Для того, чтобы белок начал синтезироваться, нужно убрать UBE3A-ATS. Для этого используют антисмысловые олигонуклеотиды (ASOs), химически представляющие собой 2′-O-метоксиэтилДНК. Антисмысловые олигонуклеотиды связываются с длинной некодирующей РНК UBE3A-ATS, и получившийся комплекс легко расщепляется нуклеазами. Количество UBE3A-ATS падает, соответственно, падает, и отцовская копия гена UBE3A начинает работать. Важно отметить, что применение правильно подобранных антисмысловых нуклеотидов не повлияло на работу соседних генов и регуляторов, которые образуются из одного длинного транскрипта с UBE3A-ATS.
Сначала антисмысловые олигонуклеотиды попробовали на мышах (Meng, Linyan et al. “Towards a therapy for Angelman syndrome by targeting a long non-coding RNA.” Nature vol. 518,7539 (2015): 409-12). Препарат вводили прямо в желудочек мозга. Через 4 недели после начала лечения уровень белка UBE3A увеличился от 3 до 5 раз, и мыши показали улучшение показателей памяти, сравнимое со здоровыми животными. К сожалению, далеко не все нарушенные функции мозга мышей улучшились. Вероятно, лечение необходимо проводить в более раннем возрасте, чтобы белок UBE3A мог участвовать в процессе развития мозга. Серьезных побочных эффектов у мышей при применении антисмысловых нуклеотидов не наблюдалось.
Сегодня технологию антисмысловых олигонуклеотидов начинают использовать для разработки и производства нового лекарственного средства для пациентов с синдромом Ангельмана. Компания GeneTx Biotherapeutics получила разрешение FDA на проведение IND (investigational new drug) исследования препарата у пациентов с синдромом Ангельмана в 2019 году.
Аналогичное лекарство, антисмысловой олигонуклеотид нусинерсен, было зарегистрировано для лечения генетического заболевания мышечная атрофия позвоночника и показало высокую эффективность: улучшение в состоянии у 60% пациентов, принимавших препарат.