Генная терапия и стратегии CRISPR для лечения слепоты (Да, вы правильно прочитали)

Генная терапия и стратегии CRISPR для лечения слепоты (да, вы правильно прочитали) Джозеф Джакомин» width=»800″ width=»800″ height=»480″/>
Инфракрасное изображение человека и собаки. Немецкие и швейцарские исследователи показали, что они могут наделить живых мышей этим типом зрения. Предоставлено: Джозеф Джакомин

В последние месяцы, несмотря на то, что наше внимание было сосредоточено на вспышке коронавируса, произошел целый ряд научных прорывов в лечении заболеваний, вызывающих слепоту.

Исследователи из американской Editas Medicine и ирландской Allergan впервые применили CRISPR человеку с генетическим заболеванием. Это знаковое лечение использует подход CRISPR к определенной мутации в гене, связанном с детской слепотой. Мутация влияет на функционирование светочувствительного отдела глаза, называемого сетчаткой, и приводит к потере светочувствительных клеток.

По данным Всемирной организации здравоохранения, по меньшей мере, 2,2 миллиарда человек в мире имеют некоторую форму нарушения зрения. В Соединенных Штатах приблизительно 200 000 человек страдают от наследственных форм заболеваний сетчатки, от которых нет никакого лечения. Но все начало меняться навсегда. Теперь мы можем видеть свет в конце туннеля.

Я — исследователь офтальмологии и визуальных наук, и меня особенно интересуют эти достижения, потому что моя лаборатория сосредоточена на разработке новых и улучшенных подходов генной терапии для лечения наследственных форм слепоты.

Глаз как полигон для CRISPR

Генная терапия включает в себя вставку правильной копии гена в клетки, у которых есть ошибка в генетической последовательности этого гена, для восстановления нормальной функции белка в клетке. Глаз является идеальным органом для тестирования новых терапевтических подходов, в том числе CRISPR. Это потому, что глаз является наиболее открытой частью нашего мозга и, следовательно, легко доступен.

Вторая причина заключается в том, что ткань сетчатки глаза защищена от защитного механизма организма, который в ином случае считал бы введенный материал, используемый в генной терапии, чужеродным и вызывал защитную реакцию атаки. Такой ответ разрушит преимущества, связанные с лечением.

В последние годы прорывные исследования в области генной терапии проложили путь к первому в истории одобренному Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов препарату Luxturna TM для лечения разрушительной детской слепоты — врожденного амавроза Лебера 2-го типа.

Эта форма врожденного амавроза Лебера вызвана мутациями в гене, который кодирует белок RPE65. Белок участвует в химических реакциях, которые необходимы для обнаружения света. Мутации уменьшают или устраняют функцию RPE65, что приводит к нашей неспособности обнаружить свет — слепоту.

Метод лечения, разработанный одновременно группами в Университете Пенсильвании и в Университетском колледже Лондона и в Глазной больнице Мурфилдс, включал вставку здоровой копии мутированного гена непосредственно в пространство между сетчаткой и пигментированным эпителием сетчатки, тканью, расположенной за сетчатки, где происходят химические реакции. Этот ген помог клеткам пигментированного эпителия сетчатки вырабатывать недостающий белок, который является дисфункциональным у пациентов.

Хотя обработанные глаза показали улучшение зрения, измеряемое способностью пациента преодолевать полосу препятствий при различных уровнях освещенности, это не является постоянным исправлением. Это связано с отсутствием технологий, позволяющих фиксировать мутантный генетический код в ДНК клеток пациента.

Новая технология удаления мутации

В последнее время ученые разрабатывают новый мощный инструмент, который переводит биологию и генную инженерию в следующую фазу. Эта революционная технология редактирования генов, которая называется CRISPR, позволяет исследователям напрямую редактировать генетический код клеток глаза и исправлять мутацию, вызывающую заболевание.

Дети, страдающие этим заболеванием. Врожденный амавроз Лебера 10-го типа переносит прогрессирующую потерю зрения, начиная с одного года. Эта специфическая форма врожденного амавроза Лебера вызвана изменением ДНК, которое влияет на способность гена — называемого CEP290 — вырабатывать полноценный белок. Потеря белка CEP290 влияет на выживание и функцию наших светочувствительных клеток, называемых фоторецепторами.

Одна из стратегий лечения заключается в доставке полной формы гена CEP290 с использованием вируса в качестве средства доставки. Но ген CEP290 слишком велик, чтобы быть грузом для вирусов. Так что нужен был другой подход. Одна из стратегий заключалась в том, чтобы исправить мутацию с помощью CRISPR.

Ученые из Editas Medicine впервые продемонстрировали безопасность и доказательство концепции стратегии CRISPR в клетках, извлеченных из биопсии кожи пациента, и у животных, не являющихся приматами.

Эти исследования привели к разработке первого в истории клинического испытания гена CRISPR на человеке. Эта фаза 1 и фаза 2 в конечном итоге позволят оценить безопасность и эффективность терапии CRISPR у 18 пациентов с врожденным амаврозом типа 10 по Леберу. Пациенты получают дозу терапии, находясь под наркозом, когда хирург сетчатки использует прицел, иглу и шприц для введения фермента CRISPR и нуклеиновых кислот в заднюю часть глаза рядом с фоторецепторами.

Чтобы убедиться, что эксперимент работает и безопасен для пациентов, в клиническое исследование были включены люди с поздней стадией заболевания и без надежды на восстановление зрения. Врачи также вводят инструменты редактирования CRISPR только в один глаз.

Новая стратегия генной терапии CEP290

Текущий проект в моей лаборатории направлен на разработку подхода генной терапии для того же гена CEP290. Вопреки подходу CRISPR, который может нацеливаться только на определенную мутацию одновременно, моя команда разрабатывает подход, который бы работал для всех мутаций CEP290 при врожденном амаврозе Лебера 10-го типа.

Этот подход включает использование более коротких, но функциональных форм белка CEP290, которые могут доставляться к фоторецепторам с использованием вирусов, одобренных для клинического использования.

Генная терапия, включающая CRISPR, обещает постоянное исправление и значительно сокращенный период восстановления. Недостатком подхода CRISPR является возможность нецелевого эффекта, при котором редактируется другой участок ДНК клетки, который может вызывать нежелательные побочные эффекты, такие как рак. Однако новые и улучшенные стратегии сделали такую ​​вероятность очень низкой.

Хотя исследование CRISPR касается специфической мутации в CEP290, я считаю, что использование технологии CRISPR в организме является захватывающим и гигантским скачком. Я знаю, что это лечение находится на ранней стадии, но оно показывает ясное обещание. На мой взгляд, так же как и умы многих других ученых, CRISPR-опосредованная терапевтическая инновация, безусловно, имеет огромные перспективы.

Дополнительные способы борьбы со слепотой

В другом исследовании, только что опубликованном в журнале Science, немецкие и швейцарские ученые разработали революционную технологию, которая позволяет мышам и сетчатке человека обнаруживать инфракрасное излучение. Эта способность может быть полезна для пациентов, страдающих от потери фоторецепторов и зрения.

Исследователи продемонстрировали этот подход, вдохновленный способностью змей и летучих мышей видеть тепло, наделив мышей и посмертных сетчаток человека белком, который становится активным в ответ на тепло. Инфракрасный свет — это свет, излучаемый теплыми объектами, который находится за пределами видимого спектра.

Жара нагревает специально сконструированную золотую частицу, которую исследователи вводили в сетчатку. Эта частица связывается с белком и помогает ему преобразовывать тепловой сигнал в электрические сигналы, которые затем отправляются в мозг.

В будущем необходимы дополнительные исследования, чтобы настроить способность чувствительных к инфракрасному излучению белков к различным длинам волн света, что также улучшит остаточное зрение.

Этот подход все еще тестируется на животных и в ткани сетчатки в лаборатории. Но все подходы предполагают, что может быть возможно либо восстановить, улучшить или предоставить пациентам формы зрения, используемые другими видами.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *