Ученые биологического профиля разработали способ селективного подавления гена, ответственного за развитие «коровьего бешенства» и других прионных заболеваний, представляющих серьезную угрозу для жизни. Введение данного препарата в мозг мышей обеспечило им выживание, в то время как все животные, не прошедшие лечение, оказались смертельными жертвами.
«Редкие, но смертельно опасные заболевания, такие как «коровье бешенство», вызываются «заразными» белками-прионами. В настоящее время эффективного лечения этих заболеваний не разработано, однако новая работа американских ученых из Sangamo Therapeutics и Института Броуда вселяет надежду на его появление. Специалистам удалось деактивировать ген, отвечающий за выработку белка, чувствительного к прионам, у живых мышей. В результате такие животные продемонстрировали устойчивость к прионам, а некоторые из них полностью выздоровели. Доклад об этом прозвучал на 26-й ежегодной встрече Американского общества генной и клеточной терапии (ASGCT).
Прионы — это инфекционные агенты, состоящие из белков с аномальной структурой, способные вызывать изменения в нормальных белках, трансформируя их в новые прионы. Образование прионов может происходить спонтанно, вследствие мутации в гене, кодирующем белок, или в результате случайного попадания в организм — например, с пищей. В этом случае запускается цепная реакция, вызывающая накопление молекул, неправильно свернутых, и приводящая к массовой гибели клеток. Именно таким образом развиваются некоторые смертельные и на данный момент неизлечимые заболевания, такие как «коровье бешенство» и куру.
Все эти болезни — трансмиссивные губчатые энцефалопатии — связаны с повреждением нервной ткани и обусловлены отклонениями в структуре белка PrP, который генетически запрограммирован геном PRNP. Функциональное назначение этого белка до сих пор не установлено и, вероятно, не играет существенной роли. Существуют проекты по выведению сельскохозяйственных животных с полностью отключенным PRNP. Они не демонстрируют заметных отклонений и при этом оказываются невосприимчивы к действию прионов: белка PrP в их нейронах попросту нет.
Вполне закономерно, что исследования, направленные на поиск методов лечения прионных заболеваний, сосредоточены на гене PRNP. Недавно ученые из компании сообщили о первых достижениях в этой области Sangamo Therapeutics, компания, занимающаяся разработкой методов генной терапии, и Институт Брода — ведущий исследовательский центр при Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте (MIT), известный прежде всего благодаря созданию технологии генной модификации CRISPR.
Джейсон Фонтено (Jason Fontenot) и его команда получили белок ZF-R, который способен специфически взаимодействовать с участком ДНК, регулирующим активность гена PRNP у мышей, и подавлять её. Для доставки ZF-R в нейроны, ученые поместили его в аденоассоциированный вирус (AAV), предварительно изменив его структуру для обеспечения целенаправленного проникновения. Подтверждением эффективности системы AAV-ZF-R послужили результаты проверок, проведенных на культуре клеток нейронов, показавшие, что она успешно блокирует синтез PrP.
Затем ее протестировали на мышах, предварительно инфицированных прионом (PrP Sc). У животных контрольной группы, не получавших AAV-ZF-R, патологические накопления белков начали формироваться примерно через 60 дней после заражения прионом, признаки губчатой энцефалопатии стали проявляться через 120 дней, а через 160 дней все животные умерли. В опытных группах экспериментальное лекарство вводилось в мозг на 60-й или 120-й день после контакта с прионом. Десять из 19 мышей пережили 360 дней после заражения, а пять – более 500 дней. Вскрытие показало, что под воздействием AAV-ZF-R прекратилось накопление белковых бляшек.
В настоящее время ученые намерены воспроизвести подобный подход для человека, разработав белок, способный подавлять ген PRNP, и вирус, предназначенный для его доставки в нейроны. В перспективе такая технология может позволить остановить прионные заболевания, которые на данный момент остаются неизлечимыми и представляют смертельную угрозу.