Разработанная в Научном центре трансляционной медицины Университета «Сириус» технология позволяет преодолеть ограничение стандартных вирусных векторов и восстанавливать функции поражённых генов, ответственных за наследственные заболевания сетчатки. Новый метод основан на использовании природного механизма белкового сплайсинга, благодаря чему большие терапевтические белки «собираются» внутри клеток, что открывает перспективы для разработки отечественных генных препаратов и терапии целого ряда тяжёлых наследственных заболеваний.
Наследственные заболевания сетчатки объединяют редкие мутации, вызывающие прогрессирующую потерю зрения, часто наступающую ещё в детстве или подростковом возрасте. Современная клиника сталкивается с проблемами их эффективной диагностики и лечения. В последние годы интерес к генной терапии офтальмологических патологий возрастает, подтверждением чему служит регистрация в 2017 году зарубежного препарата Luxturna, а также активное наращивание научных публикаций по теме. В Университете «Сириус» в рамках федеральной программы «Наука» ведутся работы по созданию генных средств для лечения наследственных ретинопатий с помощью точечной доставки здорового гена прямо в сетчатку глаза. Такая методика направлена на восстановление функций, утраченных вследствие мутаций, и способна замедлить либо остановить прогрессирование болезней.
Одним из ключевых барьеров влечёт за собой ограничение по размеру генов, которые можно поместить в создаваемые вирусные векторы. Так, стандартные аденоассоциированные вирусы (AAV), признанные наиболее безопасными для доставки генетического материала, не способны вместить крупные гены, часто связанных с наследственными глазными заболеваниями. Для решения этой проблемы учёные «Сириуса» применили механизм интеинового сплайсинга — естественный процесс, при котором две неактивные части белка объединяются внутри клетки в функциональную молекулу с помощью специальных молекул, интеинов.
В первой фазе исследований технология была проверена на модельном белке GFP, широко используемом в биотехнологиях благодаря своим ярким флуоресцентным свойствам. Белок разделили на две части, после чего в клетках человека метод интеинового транс-сплайсинга успешно собрал их обратно в полноценную молекулу. Этот процесс осуществлялся не только в привычных клеточных линиях HEK293, но и в специализированных клетках эпителия сетчатки (ARPE19). Благодаря оптимизации конструкции удалось добиться эффективности сборки белка до 70 процентов.
На следующем этапе учёные совместно с лабораторией био- и хемоинформатики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» провели молекулярное моделирование и мутагенез интеинов, что позволило повысить как скорость, так и эффективность собирания белка. Итогом стала усовершенствованная система, увеличившая количество собираемого белка в полтора раза — до 80 процентов эффективности.
Эта технология уже послужила основой для создания прототипа нового препарата, направленного на лечение болезни Штаргардта — одной из самых распространённых форм наследственной макулярной дегенерации. Генетический конструкт проверили в клетках человека и на животных моделях. После отдельного введения двух вирусных векторов в глаз мыши ген доставлялся в фоторецепторы сетчатки, где с помощью интеинов терапевтический белок образовывался вдвое эффективнее по сравнению с контролем у здоровых животных.
«Мы убедились, что технология одинаково эффективно работает и в клетках человека, и в организме мыши. Это открывает возможность заместительной терапии для доставки больших генов, которые ранее считались неприемлемыми для классической вирусной доставки. Сейчас наша основная задача — проверить биологическую безопасность и терапевтическую эффективность прототипа препарата in vivo. При положительных результатах мы сможем создать новые препараты для лечения не только ретинопатий, но и сотен других наследственных заболеваний», — комментирует младший научный сотрудник направления «Генная терапия» Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Андрей Бровин.
Помимо генозаместительной терапии с применением природных и синтетических AAV, исследователи работают с генетическими редакторами, доставляемыми при помощи вирусных систем, а также невирусных, таких как липидные наночастицы (LNP). Это позволит сравнить эффективность и безопасность различных методов и выбрать оптимальный для разработки отечественных лекарственных средств, способных лечить сложнейшие и часто встречающиеся наследственные патологии. Таким образом, разработка прогрессивных препаратов генной терапии становится приоритетом национальной науки и медицины, направленной на формирование персонализированного подхода и развитие высокотехнологичного здравоохранения.