Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали более простой и эффективный метод встраивания генов в клетки глаза, который может значительно расширить генную терапию, чтобы помочь восстановить зрение пациентам с заболеваниями слепоты, начиная от наследственных дефектов, таких как пигментный ретинит, до дегенеративных заболеваний прошлого. возраст, например, дегенерация желтого пятна.
В отличие от существующих методов лечения, новая процедура, которая занимает всего 15 минут, хирургически неинвазивна и доставляет нормальные гены в труднодоступные клетки по всей сетчатке.
За последние шесть лет несколько групп успешно лечили людей с редким наследственным заболеванием глаз, вводя вирус с нормальным геном непосредственно в сетчатку глаза с дефектным геном. Несмотря на инвазивный процесс, вирус с нормальным геном не смог достичь всех клеток сетчатки, которые нуждаются в исправлении.
"Воткнуть иглу в сетчатку и ввести искусственный вирус за сетчатку – рискованная хирургическая процедура," сказал Дэвид Шаффер, профессор химической и биомолекулярной инженерии и директор Центра стволовых клеток Беркли при Калифорнийском университете в Беркли. "Но у врачей нет выбора, потому что ни один из вирусов доставки генов не может пройти через заднюю часть глаза, чтобы достичь фоторецепторов – светочувствительных клеток, которым необходим терапевтический ген."
"Основываясь на 14-летних исследованиях, мы создали вирус, который вы просто вводите в жидкое стекловидное тело внутри глаза, и он доставляет гены в очень труднодоступную популяцию хрупких клеток без хирургического вмешательства. и безопасно. Это 15-минутная процедура, и в тот же день вы, скорее всего, сможете пойти домой."
Созданный вирус работает намного лучше, чем современные методы лечения двух дегенеративных глазных заболеваний человека на грызунах, и может проникать в фоторецепторные клетки в глазах обезьян, которые похожи на человеческие.
По его словам, Шаффер и его команда в настоящее время сотрудничают с врачами, чтобы определить пациентов, которые с наибольшей вероятностью получат пользу от этого метода доставки генов, и после некоторых доклинических разработок надеются вскоре приступить к клиническим испытаниям.
Шаффер и Джон Флэннери, профессор молекулярной и клеточной биологии и оптометрии Калифорнийского университета в Беркли, вместе с коллегами из Института нейробиологии Хелен Уиллс Калифорнийского университета в Беркли и Института глаза Флаума при Университете Рочестера в Нью-Йорке опубликовали результаты своего исследования сегодня (среда , 12 июня) в журнале Science Translational Medicine.
Использование доброкачественного вируса для генной терапии
Три группы исследователей успешно восстановили зрение более чем у дюжины людей с редким заболеванием, называемым врожденным амаврозом Лебера, которое приводит к полной потере зрения в раннем взрослом возрасте. Они достигли этого, вставив корректирующий ген в аденоассоциированные вирусы (AAV), распространенный, но доброкачественный респираторный вирус, и введя вирусы непосредственно в сетчатку. Фоторецепторные клетки захватывают вирус и включают функциональный ген в свои хромосомы, чтобы создать критический белок, который дефектный ген не может, спасая фоторецепторы и восстанавливая зрение.
К сожалению, этот метод не может быть применен к большинству заболеваний, вызывающих слепоту, потому что игла часто вызывает отслоение сетчатки, что ухудшает ситуацию. Тем не менее, стандартный AAV, используемый в глазной и других типах генной терапии, не может проникать в ткань, чтобы достичь фоторецепторов и других клеток, таких как пигментный эпителий сетчатки, которые необходимо исправить. Сетчатка примерно в 100000 раз толще, чем AAV, который составляет около 20 нанометров в поперечнике.
Много лет назад Шаффер решил найти способ "эволюционировать" AAV для проникновения в ткани, включая глаза и печень, как способ доставки генов к конкретным клеткам. На сегодняшний день он создал 100 миллионов вариантов AAV, каждый из которых несет немного разные белки на своей оболочке, из которых он и его коллеги выбрали пять, которые были эффективны при проникновении через сетчатку. Затем они использовали лучший из них (7m8) для переноса генов, чтобы вылечить два типа наследственной слепоты, для которых существуют модели на мышах: Х-сцепленный ретиношизис, который поражает только мальчиков и делает их сетчатку похожими на швейцарский сыр; и врожденный амавроз Лебера. В каждом случае при введении в стекловидное тело AAV доставлял корректирующий ген во все области сетчатки и восстанавливал клетки сетчатки почти до нормального состояния.
При введении в глаз нормальной обезьяны вирус проникал в клетки точечно через сетчатку, но почти полностью в очень важную область хорошего зрения, называемую ямкой. Современные вирусы вообще не проникают в фовеальные клетки.
Шаффер предсказывает, что вирус можно использовать не только для встраивания генов, восстанавливающих функцию неработающих генов, но и для нокаута гены или остановки процессов, которые активно убивают клетки сетчатки, что может иметь место при возрастной дегенерации желтого пятна.
"Когда я впервые приехал сюда 14 лет назад, у меня действительно была идея или цель, которую я хотел бы поработать над проблемами, которые будут иметь прямое влияние на здоровье человека, и сейчас мы к этому приближаемся," Шаффер сказал.