Исследователи Экспериментального и клинического исследовательского центра (ECRC), совместного учреждения Макса Дельбрюка и Charité – Университетской медицины Берлина, разработали многообещающий подход к редактированию генов, предназначенный для восстановления функции белка, необходимого для восстановления мышц у пациентов с мышечной дистрофией. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Белок дисферлин в первую очередь отвечает за восстановление клеточных мембран. Люди с определенными мутациями в гене, кодирующем дисферлин, развивают мышечную дистрофию — группу заболеваний, связанных с истощением мышц, которые затрагивают тысячи людей по всему миру.
Профессор Симона Спулер и ее команда, возглавляемая доктором Еленой Эскобар в Лаборатории миологии ECRC, успешно извлекли стволовые мышечные клетки у двух пациентов с мышечной дистрофией пояса, исправили генетическую ошибку и восстановили функционирующие белки дисферлина в клеточной культуре. В новых моделях мышей с заболеванием они использовали тот же процесс для сбора клеток, редактирования их и трансплантации исправленных клеток обратно в мышей, где функция белка была восстановлена, и мышцы начали восстанавливаться.
Предклинические результаты внушают уверенность команде в том, чтобы перейти к клиническим испытаниям на людях. Это будет включать в себя извлечение мышечных клеток у пациентов, редактирование их в лаборатории и трансплантацию собственных клеток пациента обратно в целевые мышцы. Исследователи отмечают, что эта терапия не является полной излечением — она будет ограничена одним или двумя мышцами.
«У нас в организме более 600 мышц, и не так просто нацелиться на все из них», — говорит Спулер. «Мы начинаем очень скромно, нацеливаясь на одну или две мышцы. Но если эта терапия сработает, она исцелит мышцу.»
На протяжении почти 20 лет Спулер и ее сотрудники работают над пониманием дисферлина, его роли в мышечной дистрофии и путей лечения этих редких, но разрушительных наследственных заболеваний. В случае мышечной дистрофии пояса, ухудшение состояния мышц прогрессивно, и молодые взрослые теряют способность ходить и нормально использовать свои руки и руки.
«Ты переходишь от хорошего спортсмена в подростковом возрасте к инвалидной коляске к 40 годам», — говорит Спулер, которая наблюдает это на собственном опыте с пациентами в амбулаторной клинике ECRC.
Эскобар, первая автор и молекулярный биолог в лаборатории Спулер, работала над методами сбора стволовых мышечных клеток у пациентов и использовала инструменты редактирования генов для исправления мутаций. «Мы начали с более распространенной мутации, чтобы помочь как можно большему числу пациентов», — говорит Эскобар.
Чтобы исправить мутацию дисферлина, Эскобар использует CRISPR-Cas9, который часто описывается как «ножницы для редактирования генов» и за который была вручена Нобелевская премия в 2020 году. Молекулярные ножницы направляются на точное место на молекуле ДНК и затем разрезают ее, заставляя клетку восстановить ДНК.
Цель состоит в том, чтобы исправить мутацию в процессе восстановления, в результате чего получается правильно функционирующий ген. Исследователи протестировали свою систему редактирования в нескольких клеточных моделях, все с очень похожими результатами: она работала с высокой степенью успеха и минимальными непреднамеренными последствиями.
Замечательно, что редактирование не привело к точному совпадению с желаемой генетической последовательностью, и в сгенерированном белке дисферлина было четыре изменения. Команда провела тщательный анализ изменений в сотрудничестве с профессором Оливером Даумке, который возглавляет Лабораторию структурной биологии мембранно-ассоциированных процессов в Макс Дельбрюк Центре.
«Даже с этими четырьмя изменениями сгенерированный белок очень похож по функции на дикий тип, который мы видим у здоровых людей. Он локализуется вдоль поврежденных клеточных мембран, и мышцы были восстановлены», — говорит Эскобар.
В рамках этого проекта исследователи разработали новую модель мышей в сотрудничестве с доктором Ральфом Кюном, который возглавляет Лабораторию геномной инженерии и моделей заболеваний в Макс Дельбрюк Центре. Модель мышей близко имитирует специфическую мутацию дисферлина и возникающее заболевание, и позволяет исследователям оценить, как работает полная терапия — извлечение стволовых мышечных клеток, их корректировка и трансплантация клеток обратно. Они особенно хотели узнать, отклонит ли иммунная система клетки или атакует ли сгенерированные белки дисферлина.
«Мы не наблюдали иммунного ответа против трансплантированных клеток или сгенерированных белков, что является обнадеживающим для перехода к клиническому испытанию», — говорит Спулер.
Команда теперь ищет финансирование для запуска первого клинического испытания на людях. Если испытание будет успешным, потребуется еще много лет, прежде чем оно станет доступным.
Симона Спулер и Елена Эскобар являются соавторами заявки на патент на редактирование генов человеческих стволовых мышечных клеток. Спулер также является соучредителем MyoPax GmbH и MyoPax Denmark ApS.