Антисмысловые последовательности замедляют течение прогерии
Синдром прогерии Хатчинсона-Гилфорда (HGPS) — это заболевание, вызванное однонуклеотидной мутацией в гене ламина А (LMNA) и характеризующееся ускоренным старением, поражением сердечно-сосудистой системы и преждевременной смертью. В настоящее время единственным вариантом лечения является недавно одобренный ингибитор фарнезилтрансферазы — лонафарниб. Однако у препарата имеется ряд побочных эффектов, которые могут ухудшить состояние пациента. В настоящих двух статьях в «Nature Medicine» описана разработка антисмысловых нуклеотидов (АСН), которые направлены на два различных экзона гена LMNA. Эти АСН эффективно снижают как производство транскриптов прогерина, так и количество самого белка, а также могут увеличивать продолжительность жизни мышей в животной модели прогерии.
Наиболее распространенная мутация в LMNA, вызывающая заболевание, — C1824T — расположена в экзоне 11, где она активирует сайт сплайсинга пре-мРНК, что приводит к образованию особой токсичной усеченной формы белка, называемого прогерином, который нарушает нормальную структуру и функцию ядра. Том Мистели, ведущий автор одного из двух исследований, поясняет, что понимание того, что HGPS вызывается дефектом сплайсинга в гене LMNA, закладывает основу для рассмотрения модуляции сплайсинга РНК как стратегии терапевтического вмешательства. Фрэнсис Коллинз, ведущий автор иного исследования, добавляет, что многолетние исследования потенциала методик применения антисмысловых последовательностей при генетических нарушениях, таких как мышечная дистрофия Дюшенна и спинальная мышечная атрофия, привели к большему оптимизму в ключе применения этого метода для лечения прогерии.
Коллинз с соавт. применили антисмысловые олигомеры фосфородиамидата (АОФ) in vitro для остановки сплайсинга. Эти синтетические аналоги нуклеотидов могут предотвращать трансляцию целевой последовательности, а также блокировать взаимодействие между сплайсосомами и пре-информационной РНК. Ученые испробовали 14 различных АОФ, которые связываются вдоль экзона 11 с шагом в пять нуклеотидных интервалов, поскольку целевая последовательность может влиять на эффективность.
Затем исследователи в течение двух недель с помощью АOФ проводили обработку препарата фибробластов, взятых от пациента с прогерией, и определили две последовательности, которые значительно снижали уровень транскрипта прогерина и самого белка. Последующая модификация для увеличения проникновения в клетки была достигнута путем конъюгации с АОФ проникающего в клетки пептида (П-АОФ), что привело к разработке SRP-2001, который снижал концентрацию транскрипта прогерина на 92 %.
In vivo (на модели трансгенных мышей с прогерией) SRP-2001 был обнаружен в средней оболочке стенки сосудов и в сердце, а именно эти органы являются средоточием основных патологий у детей с прогерией. При исследовании долголетия при прогерии внутривенное введение SRP-2001 два раза в неделю увеличивало продолжительность жизни мышей на 62 %. По словам Коллинза, это оказалось даже лучше, чем ожидали ученые. По сравнению с мышами группы контроля мыши, обработанные экспериментальным препаратом, оказались более активными, гибкими и проявляли большую внимательность. Гистологический анализ показал сохранение гладкомышечных клеток сосудов и снижение адвентициального расширения аорты, что является общей чертой у пациентов с прогерией. В планах Коллинза проверить этот П-АОФ в клиническом испытании. Он считает, что для широкого практического применения этого метода во всем мире ученые должны разработать препарат для подкожного, а не внутривенного введения.
Между тем, Мистелис с соавт. проверили 198 АСН с целевыми последовательностями, полученными из фибробластов пациентов, различающимися длиной и химическим составом. Эти АСН удалось модифицировать фосфоротиоатом, что может улучшить распределение по организму in vivo по сравнению с АОФ. Только пять AСН снижали уровень прогерина более чем на 50 %. Мистели, комментируя это, подчеркивает, насколько сложно разработать точную АСН для участков сплайсинга РНК. На основе последовательностей этих пяти АСН авторы разработали АСН, связанный с липидами, — L-B143, — который нацелен на экзон 12, в отличие от предыдущих исследований, в которых целью было воздействие на экзон 11.
Используя ту же животную модель прогерии, авторы провели оценку подкожного введения двух доз L-B143 в режиме двух раз в неделю, а затем — еженедельно мышам в возрасте 5–6 недель. Удалось обнаружить снижение количества транскриптов прогерина > 90 % во всех тканях, подвергнутых анализу (печень, сердце и аорта), в то время как снижение концентрации белка оказалось менее значительным (как и в исследовании Коллинза с соавт.). Вероятно, это можно объяснить тем, что прогерин имеет длительный период полужизни in vivo после включения в ядерную мембрану. Комбинация L-B143 с лонафарнибом еще больше снижает уровень прогерина в некоторых тканях.
Лечение с помощью L-B143 уменьшало гипертрофию мышечной оболочки стенки артерий, а среди мышей, получавших низкие дозы, продолжительность жизни возрастала на 44 % (среди самцов) и на 15 % (среди самок).
Эти два исследования показывают, что AСН могут распределяться по кровотоку в ключевые органы, поражаемые при прогерии, снижать экспрессию прогерина и увеличивать продолжительность жизни мышей с низкой степенью интоксикации. По словам Мистели, недавно описанные методы редактирования генов дополняют друг друга и потенциально очень эффективны, потому что они имеют преимущество в том, что нацелены на генетическую основу заболевания. Тем не менее, в настоящее время возможности их клинического применения, особенно при заболевании с системными проявлениями, менее определенны. Как заключает ученый, эти модифицированные AСН представляют собой новый многообещающий подход к лечению прогерии.
