Международная команда ученых в Калифорнии через опыты на мышах открыла новый способ эффективной доставки вектора, подавляющего гены БАС. До начала заболевания это позволило предотвратить дегенеративное расстройство двигательных нейронов на долгий срок и блокировать прогрессирование заболевания — когда симптомы уже появились.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Medicine.
Боковой амиотрофический склероз (БАС) — нейродегенеративное заболевание, которое поражает нервные клетки головного и спинного мозга. Особенно страдают моторные нейроны, отвечающие за передачу движений, с последующей прогрессирующей потерей мышечного контроля. Состояние у большинства пациентов ухудшается через 2-5 лет после постановки диагноза. На поздних стадиях человек теряет способность говорить, есть, двигаться и дышать. В настоящее время существует только симптоматическое лечение БАС.
Существует два типа БАС: спорадический и семейный. На спорадическую форму приходится от 90 до 95% всех случаев, и ей подвержен любой человек. Семейный БАС передается только по наследству — он составляет от 5 до 10% всех случаев в Соединенных Штатах. Предыдущие исследования показывают, что по крайней мере 200 мутаций гена SOD1, связаны с БАС.
Ген SOD1 обычно «помогает» в создании фермента, называемого супероксиддисмутазой, который используется для расщепления супероксидных радикалов — токсичных молекул кислорода, образующихся в качестве побочного продукта нормальных клеточных процессов. Предыдущие исследования показали, что мутации гена SOD1 могут приводить к неэффективному удалению супероксидных радикалов или создавать другие токсические эффекты, которые вызывают гибель клеток двигательных нейронов, что в свою очередь приводит к БАС.
Новый подход включает инъекцию shRNA — искусственной молекулы РНК, которая доставляется в клетки через безвредный адено-ассоциированный вирус. Эта молекула способна заставить замолчать или подавить целевой ген. В новом исследовании одиночные инъекции вируса, несущего shRNA, сделали в два участка спинного мозга взрослых мышей, у которых мутация гена SOD1 вызвала БАС: одним непосредственно перед началом заболевания, другим — когда у животных начали проявляться симптомы.
Предыдущие исследования, когда мышам с ранними симптомами вводили вектор сайленсинга внутривенно или в спинномозговую жидкость, терпели неудачи: прогрессирование заболевания хоть и задерживалось, но вскоре мыши умирали.
В новом исследовании однократная субпиальная инъекция, доставляемая ниже мягкой мозговой оболочки (тонкой внутренней мембраны, охватывающей головной и спинной мозг), заметно снижала нейродегенерацию у мышей с нормальной неврологической функцией без видимых симптомов заболевания. Эффект от такой инъекции привел к почти полной защите двигательных нейронов и других клеток, например, соединений между нейронами и мышечными волокнами.
У взрослых мышей, у которых проявились симптомы БАС, инъекция эффективно блокировала дальнейшее прогрессирование заболевания и дегенерацию моторных нейронов. В обоих случаях мыши, пораженные БАС, жили без негативных побочных эффектов в течение всего периода исследования.
«На сегодня такой подход обеспечивает самую мощную терапию когда-либо продемонстрированную на мышах с БАС с мутированным геном SOD1», — комментирует ведущий автор исследования, Мартин Марсала с кафедры анестезиологии в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Такой эффективный способ доставки вектора AAV9 в спинной мозг позволяет предположить, что его использование будет эффективным при лечении не только разных форм наследственного БАС, но и других нейродегенеративных заболеваний позвоночника, которые требуют доставки в паренхиму спины терапевтического гена или мутированного гена как механизма глушения. Например, при БАС, связанного с мутацией гена C9orf72 и некоторых формах лизосомальной болезни.
Исследовательская группа также проверила испытания с инъекцией у взрослых свиней, чьи размеры спинного мозга схожи с человеческими. Используя инъекционное устройство, разработанное для использования у взрослых людей, они обнаружили, что процедура может быть выполнена надежно и без хирургических осложнений. Далее ученые планируют провести дополнительные исследования безопасности на более крупных животных, чтобы определить оптимальный вектор лечения людей.
«Хотя у мышей не наблюдалось никаких видимых побочных эффектов больше года после лечения, определение безопасносной дозы у крупных видов животных, более похожих на людей, является критически важным шагом перед внедрением этого подхода в клинические испытания», — комментирует Марсала.