Человек с наследственной оптической нейропатией Лебера теряет зрение стремительно и часто безвозвратно — клетки сетчатки гибнут из-за мутации, которая нарушает работу митохондрий. Лекарств, способных остановить этот процесс, пока нет, а существующие методы лишь замедляют развитие болезни. Учёные Научно-технологического университета «Сириус» приблизились к созданию патогенетической терапии: они нашли способ точной доставки терапевтического белка в митохондрии. Исследовательская группа протестировала пять транспортных сигнальных последовательностей и выявила наиболее эффективную — MTS-cox8k. В клеточной модели использование этой конструкции снизило уровень активных форм кислорода на 72%, уменьшило содержание кальция в митохондриях на 47% и повысило мембранный потенциал на 38%. Это означает, что клеточный стресс существенно снижается, а энергетический обмен частично восстанавливается. Как пояснил аспирант, младший научный сотрудник направления «Генная терапия» Научного центра трансляционной медицины Евгений Лапшин, цель исследователей — создание реального терапевтического продукта для пациентов. Результаты опубликованы в международном научном журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
Болезнь Лебера чаще всего вызывается мутацией гена MT-ND4. Из-за неё клетки сетчатки, особенно ганглиозные, испытывают энергетический голод, страдают от окислительного стресса и в итоге гибнут. Зрение падает катастрофически быстро, часто в молодом возрасте, и восстановить его практически невозможно.
Редактировать митохондриальную ДНК напрямую крайне сложно. Поэтому учёные пошли другим путём — перенесли рабочую копию повреждённого гена в ядро клетки, а затем направили синтезированный белок обратно в митохондрии. Но чтобы доставить белок точно по адресу, нужна транспортная последовательность — своего рода молекулярный почтовый индекс.
Исследователи из Научного центра трансляционной медицины «Сириуса» протестировали пять вариантов таких сигналов. Лучший из них — MTS-cox8k — показал впечатляющие результаты. Уровень активных форм кислорода — агрессивных молекул, разрушающих клетку, — снизился на 72%. Содержание кальция в митохондриях уменьшилось на 47%, а мембранный потенциал, отражающий здоровье энергетических станций клетки, вырос на 38%.
Как отмечает аспирант, младший научный сотрудник направления «Генная терапия» Научного центра трансляционной медицины Евгений Лапшин: «У пациентов с нейропатией Лебера мутация нарушает работу митохондриальной дыхательной цепи, что запускает каскад повреждений и приводит к гибели клеток сетчатки. Мы доставили в ядро клетки функциональную копию гена, кодирующего белок ND4, и направили его продукт в митохондрии. Наша цель — создание реального терапевтического продукта для пациентов».
Исследователи подчёркивают: универсальной транспортной последовательности не существует. Для каждого белка нужен свой «ключ». Поэтому для каждого заболевания требуется индивидуальный скрининг.
Для работы была создана специализированная клеточная модель на основе линии HEK-293 с митохондриями пациентов, несущими мутацию. Это не полноценная модель болезни, но важный биотехнологический стенд для отбора лучших кандидатов перед переходом на нейрональные модели и животных.
Следующий этап — испытания на клетках сетчатки, полученных из стволовых клеток пациентов, и доклинические исследования на животных. Однако, поскольку работа направлена на оптимизацию уже существующего подхода, переход к практическому применению может пойти быстрее, чем при создании принципиально новой технологии.
Разработка ведётся в рамках масштабного проекта «Разработка генотерапевтических продуктов для лечения наследственных ретинопатий и нейропатий» под руководством Александра Карабельского. И если доклинические испытания подтвердят эффективность, у пациентов с нейропатией Лебера может появиться реальный шанс сохранить зрение.
