Гібридний підхід, що поєднує елементи генної терапії з редагуванням генів, перетворив експериментальну модель рідкісного генетичного захворювання в більш легку форму, значно покращивши виживання, згідно з дослідженням, яке проводить багато агентств під керівництвом Університету Пенсільванії та Дитячої національної лікарні Вашингтона.

генетичних

Результати, опубліковані в Інтернеті в журналі Science Advances, можуть дати надію дітям і дорослим з різними вродженими метаболічними помилками.

Дослідження було зосереджено на стані, яке називається дефіцитом орнітинтранскарбамілази (OTCD), найпоширенішим захворюванням у сімействі захворювань, що називаються порушеннями циклу сечовини, пояснює Марк Л. Батшоу, виконавчий віце-президент, головний лікар та офіційний дитячий національний академічний науковий співробітник.

Ці захворювання страждають приблизно на 1 з 30000 людей і впливають на те, як організм розщеплює білки в раціоні. Білки, як правило, перетравлюються в окремі амінокислоти, які потім використовуються повторно для створення нових білків для використання організмом.

Однак надлишок білка розщеплюється на енергію, що вимагає видалення хімічних груп, званих амінами, з цих молекул. Ці аміни перетворюються на аміак, токсичний для клітин. Але ферменти циклу сечовини, що виробляються печінкою, перетворюють аміак у нешкідливу сечовину, яка виводиться через сечовидільну систему.

Доктор Батшоу, який доглядає за цими пацієнтами у своїй клініці, пояснює, що цей процес може зіпсуватися для пацієнтів з дефіцитом одного з ферментів циклу сечовини, що призводить до токсичного накопичення аміаку, що спричиняє епізоди блювоти та млявості, і в кінцевому підсумку може призведуть до коми та смерті, якщо їх не лікувати.

Хоча мати може забезпечити захист уражених плодів під час вагітності, немовлята, народжені з таким станом, часто погіршуються протягом першого тижня життя і можуть померти навіть до того, як діагностується проблема.

Для дітей та пацієнтів старшого віку варіанти лікування не є оптимальними. Вони включають сильно обмежуючи дієтичний прийом білка
щоденне ліки, яке виводить азот з крові або
трансплантація печінки для найважчих випадків.

"Завдяки цим методам терапії ми зробили цю смертельну хворобу хронічною для більшості пацієнтів, - говорить д-р Бетшоу. - Але досі не існує лікувального підходу, крім трансплантації печінки".

Оскільки ці стани спричинені генетичними мутаціями, д-р Джеймс М. Вілсон з Університету Пенсільванії та д-р Бетшоу спробували різні підходи генної терапії для лікування OTCD, використовуючи експериментальну модель цього стану, яка несе мутацію. цього захворювання у людей.

Цей підхід передбачає зараження доклінічних моделей вірусом, який несе належну функціонуючу форму позабіржового гена, який містить інструкції щодо створення відсутнього необхідного ферменту - орнітин-транскарбамілази. Хоча цей метод добре працював у літніх тварин, він не мав тривалого впливу на новонароджених тварин через їх швидкий ріст печінки.

Інший підхід, відомий як редагування генів, може ефективно коригувати мутації в геномі, пояснює доктор Батшоу. Лікарі лабораторій Вільсона та Бетшоу успішно пролікували OTCD в експериментальній моделі з редагуванням генів, повідомляючи про цей прогрес у 2017 році. Однак, оскільки цей підхід вимагає власного вектора для корекції певної мутації, він не є загальноприйнятим для більш ніж 400 різні мутації, які можуть спричинити OTCD.

Шукаючи довготривалий спосіб допомогти пацієнтам із цим станом, незалежно від їх типу мутації, дослідники випробували новий підхід, який поєднував елементи генної терапії із CRISPR/Cas9-опосередкованим редагуванням генів.

Вони створили вірусний вектор, який несе фермент, необхідний для створення цілеспрямованого розриву ДНК, що використовується для редагування генів. Однак, замість того, щоб просто виправити помилку, другий вектор містив копію правильної послідовності позабіржового гена. Два вектори відбулися одночасно.

Їх результати показують, що для експериментальних моделей новонароджених, які отримували таке лікування, новий ген успішно інтегрувався в клітини і по мірі зростання розширювався в плями в їх печінці, послідовно виробляючи більше необхідного детоксикуючого ферменту. Ці ефекти були на відміну від тварин, які отримували вектор, який не націлювався на уражений ген або яких не повністю лікували.

Коли тварини отримували азотне навантаження, у тих, кого ефективно лікували за комбінованою стратегією, рівень аміаку в крові був приблизно на 60% нижчим, ніж у необроблених тварин. Хоча всі оброблені тварини пережили семиденне випробування, лише близько чверті необроблених пережили.

Хоча цей підхід має кілька перешкод, які потрібно подолати, перш ніж він стане доступним у клініці, включаючи дослідження безпеки в інших доклінічних моделях та дослідження безпеки та ефективності у людей, він може обіцяти OTCD, а також безліч інших.

"Теоретично, це може бути лікувальним підходом для OTCD, - каже д-р Батшоу. - І якби це спрацювало, ми могли б створити подібні шаблони для лікування інших пов'язаних з цим розладів".