Недавние научные публикации показали потенциальную возможность комбинирования различных экзон-пропускающих составов в эффективный пакет для терапии мышечной дистрофии Дюшенна (МДД).
Антисмысловые олигонуклеотиды (АОН-ы), именуемые также «молекулярными пластырями», нацеленные на поврежденный при МДД ген дистрофина, в настоящее время проходят клинические испытания. Недавние исследования, проведенные в Leiden University Medical Centre в Netherlands, показали, что эту же технологию можно использовать для воздействия на естественный гормон миостатин.
Этот гормон обычно ограничивает рост мышц, поэтому его блокирование должно увеличивать мышечную массу пациентов. Исследование продемонстрировало, что в культивированных в лабораторных условиях мышечных клетках и у мышей на дистрофин и миостатин можно одновременно воздействовать с помощью различных АОН-ов. Однако потребуется еще много работы по улучшению эффективности этой потенциальной терапевтической комбинации, прежде чем можно будет подумать о ее проверке на людях.
В чем суть исследования?
У пациентов с МДД утрачен протеин дистрофин, в результате чего происходит прогрессирующее разрушение мышц. В настоящее время проходят клинические испытания новых препаратов, способных восстановит функциональный дистрофин посредством методики, именуемой «пропуск экзонов». В описанном в этой статье исследовании ученые выясняли, могут ли быть эти препараты для пропуска экзонов дистрофина скомбинированы с другими препаратами, имеющими другие мишени
Для пропуска экзонов используются короткие цепочки ДНК, известные как «антисмысловые нуклеотиды» (АОН-ы), или «молекулярные пластыри». Действие АОН-ов сходно с действием самонаводящихся ракет, поскольку у каждого из них своя собственная цель – определенный участок генетического кода. В случае с дистрофином препарат включает пропуск (перескакивание) дефектного участка генетической инструкции. Это восстанавливает синтез протеина дистрофина, хотя и с недостающим кусочком в середине – но полностью, с сохранением большинства его функций. Это возможно потому, что дистрофин – очень длинный ген, содержащий участки, не влияющие на его работу, по крайней мере до некоторой степени
В проведенном в Leiden University Medical Centre в Netherlands ученые использовали также АОН-ы, нацеленные на ген миостатина. На основе этого гена синтезируется гормон, жестко контролирующий рост мышц. Когда миостатин блокируется, этот контроль ослабевает, и мышцы могут начать расти и становиться сильнее
Стратегии блокирования миостатина могут быть различными. В приведенном исследовании использовались АОН-ы, разработанные для пропуска ключевых компонентов миостатина. Таким образом, протеин становился нефункциональным и больше не мог подавлять рост мышц. В результате мышечные клетки начинали делиться, формируя больше мышечной ткани
Поскольку пропуск экзонов дистрофина только восстанавливает частично функциональный дистрофин, пациенты с МДД вероятно могли бы получить пользу от дополнительной терапии. Так что дополнительный пропуск экзонов миостатина может быть более эффективным, чем воздействие только на дистрофин или миостатин.
Что показало исследование?
В этом исследовании ученые изучали возможность одновременного пропуска экзонов как миостатина, так и дистрофина. Для этого выращенные в лабораторных условиях мышечные клетки подвергались воздействию различных комбинаций АОН-ов, нацеленных на миостатин и дистрофин. Затем подобному воздействию подвергались лабораторные мыши. Было показано, что такой коктейль способен одновременно воздействовать на целевые экзоны обоих генов
Вначале ученые тестировали только действие нацеленных на миостатин АОН-ов, и увидели, что в культуре клеток пропуск целевых экзонов успешно осуществлялся. Это снижало количество функционального миостатина, что соответственно повышало уровни целевых для него генов, которые больше не подавлялись
Затем пропуск экзонов как дистрофина, так и миостатина тестировались в комбинации. Это сработало для обоих генов в культурах клеток, выделенных как у пациентов с МДД, так и у здоровых индивидов
Наконец, коктейль из АОН-ов был напрямую инъецирован в мышцы модельных мышей с заболеванием, схожим с МДД у людей. Хотя пропуск экзонов работал в обоих целевых генах, он был не очень эффективным. Только в небольшом количестве генов дистрофина и миостатина отсутствовали целевые экзоны, а большинство генов сохраняли полный набор экзонов
Значение для пациентов
Пропуск экзонов миостатина может стать добавочной терапией при МДД. Препараты для этого могут быть менее токсичны, чем другие препараты, разрабатываемые для подавления миостатина, и вводиться в сопоставимых дозах одновременно с АОН-ами, нацеленными на дистрофин. Однако эффективность такого пропуска экзонов у мышей не слишком высока и нуждается в улучшении
Другие стратегии повышения мышечной массы путем подавления миостатина уже существуют. Однако они основаны либо на применении антител, либо на генной терапии, при которой гены-антагонисты миостатина вводятся с использованием безвредных вирусов. Такой метод может спровоцировать нежелательную иммунную реакцию, или другие менее предсказуемые побочные явления. АОН-ы показали в клинических исследованиях хорошую переносимость, и могут таким образом быть более безопасной опцией. Важно также, что АОН-ы для миостатина и дистрофина могут быть упакованы в одни и те же медикаменты, делая их более удобными для применения
Прежде чем это станет реальностью, необходимо решить ряд проблем. Во-первых, неизвестно, будут ли результаты, полученные на мышах, полностью совпадать с таковыми у людей, Во-вторых, пока неясно, будет ли блокирование миостатина действительно увеличивать мышечную силу пациентов. В-третьих, эффективность пропуска экзонов миостатина у мышей была очень низкой несмотря на прямые инъекции в мышцы. Поэтому для эффективной терапии МДД АОН-ы необходимо доставлять во все мышцы тела, например – через кровоток
Последняя из приведенных проблем может быть решена посредством модификации химического состава АОН-ов. Ученые постоянно обновляют эти составы, и новые их модификации имеют уже улучшенную способность по доставке АОН-ов в целевые клетки.
Аналогичные исследования при финансовой поддержке Muscular Dystrophy Campaign проводит также Professor Dickson из University of London, ранее показавший принципиальную возможность применения пропуска экзонов миостатина для подавления его активности (см. «Пропуск Экзонов Миостатина Демонстрирует Потенциал Для Широкого Спектра Мышечных Заболеваний» — прим. Garry )
«Это отличная работа, дополняющая наши собственные исследования этого многообещающего направления для МДД, способного одновременно приостановить разрушение мышц и ускорить их рост» — говорит Professor George Dickson
В будущем возможно воздействие на миостатин в различных точках его биохимического пути. Для осуществления своего ингибирующего влияния на мышцы миостатин взаимодействует с определенным рецептором. На недавней конференции по генетике в Montreal, Canada, ученые из той же лаборатории в Leiden показали, что этот рецептор также может быть мишенью для пропуска экзонов.