Создание основы для редактирования генов при наследственной прогрессирующей глухоте у взрослых
Исследование, опубликованное в журнале Journal of Clinical Investigation под названием «Однократная доза терапии редактированием генома восстанавливает слуховые и вестибулярные функции у взрослых мышей с глухотой DFNA41», представляет собой пример успешного использования технологии редактирования генов для лечения мышиной модели генетической потери слуха у человека.
Чжэн-И Чен, доктор философии, доцент Лабораторий Итон-Пибоди и заведующий кафедрой отоларингологии имени Инес и Фредерика Йеттс в Массачусетском медицинском центре по изучению глаз и ушей, является старшим автором и соавтором статьи.
Исследователи разработали одноразовую процедуру редактирования генов, которая восстановила слух и равновесие у взрослых мышей с генетической формой потери слуха под названием DFNA41, которая встречается и у людей.
Они использовали вирусный вектор с безвредным аденоассоциированным вирусом (AAV) для доставки точных инструментов для редактирования генов во внутреннее ухо мыши. Это редактирование позволило удалить вредоносную генетическую мутацию, сохранив при этом здоровый ген.
В результате у мышей, прошедших лечение, восстановился слух и равновесие в долгосрочной перспективе. Лечение с помощью генной модификации дополнительно защитило мышей от гиперчувствительности к потере слуха, вызванной шумом.
В свете недавних успехов в использовании генной терапии для лечения другой формы генетической потери слуха у детей (на одно и оба уха ), исследователи полагают, что эта работа может стать методом лечения пациентов с DFNA41.
В ходе исследования группа изучала, может ли однократная терапия редактированием генов безопасно и эффективно исправить конкретную генетическую мутацию (P2RX2 V60L), вызывающую DFNA41, и может ли эта терапия восстановить слух у взрослых животных, которые лучше имитируют условия лечения у людей.
Целью исследования было выяснить, принесёт ли вмешательство больше пользы при более раннем проведении, а также определить, способен ли такой подход защитить от дальнейшего повреждения, вызванного громким шумом, и вестибулярной дисфункции. По словам исследователей, это важные шаги на пути к конечной цели — безопасному переносу этого метода лечения на людей.
Исследователи использовали метод редактирования генов, основанный на технологии CRISPR-Cas9, доставленный с помощью вектора AAV2 непосредственно во внутреннее ухо взрослой мыши с DFNA41. Цель состояла в том, чтобы избирательно отключить мутантную копию гена P2RX2, не затрагивая здоровую копию. Это очень сложно осуществить, поскольку между нормальной и мутантной последовательностями гена существует разница всего в один нуклеотид.
Для этого они разработали высокоспецифичные инструменты для редактирования генов (SaCas9 с направляющей РНК, направленной на мутацию), которые затем вводили с помощью малоинвазивной инъекции через круглое окно уха. Этот хирургический подход успешно применялся у людей.
Команда проверила точность и безопасность редактирования с помощью генетического секвенирования и анализа тканей, отслеживая изменения слуха и равновесия с течением времени с помощью стандартных слуховых и вестибулярных тестов. Они также сравнили эффективность лечения, полученную в результате вмешательств в различные временные точки.
Наконец, группа стремилась проверить аналогичную стратегию редактирования на стволовых клетках человека, полученных от пациентов , чтобы оценить ее потенциал для клинического применения.
Исследователи обнаружили, что однократная инъекция препарата DFNA41 во внутреннее ухо взрослых мышей успешно и целенаправленно блокировала вредную мутацию в гене P2RX2, сохраняя при этом нормальный ген. Лечение этой мутации привело к долгосрочному восстановлению слуха и равновесия у взрослых мышей.
Исследование также показало, что этот подход безопасен, поскольку сводит к минимуму такие факторы риска , как нецелевое воздействие (или воздействие терапии на гены, отличные от того, на который она направлена) или интеграция вирусной ДНК.
Они также обнаружили, что терапия предотвращает дальнейшую потерю слуха, вызванную воздействием громкого шума. Это открытие важно, поскольку повышенный риск потери слуха вследствие воздействия шума известен для пациентов с DFNA41.
Исследователи утверждают, что их исследование также продемонстрировало более высокую эффективность лечения при раннем вмешательстве, что предполагает применение аналогичной стратегии к людям. Они утверждают, что этот подход может быть перспективным для лечения людей, поскольку им удалось найти эффективную и специфичную стратегию редактирования в стволовых клетках, полученных от пациентов и несущих ту же человеческую мутацию (P2RX2 V60L).
Это исследование показывает, что редактирование генов может использоваться в качестве одноразового долгосрочного лечения для восстановления слуха и равновесия у взрослых с генетическими заболеваниями внутреннего уха. Ранее считалось, что это возможно только на раннем этапе развития.
Это открытие имеет несколько важных последствий и может проложить путь для будущих испытаний методов редактирования генов при нарушениях слуха и равновесия.
Во-первых, существует потенциал для терапевтического прорыва, поскольку впервые будет показано, что точное редактирование генов может эффективно лечить доминантную прогрессирующую потерю слуха у полностью сформировавшихся ушей, что приближает нас к реальному применению этого метода на людях.
Текущие исследования проводились на детях, родившихся глухими. Исследование показало, что этот подход может применяться к пациентам с отсроченной потерей слуха, как в детском, так и во взрослом возрасте. Исследование также выявило двойную пользу: восстановление функции равновесия и защита от потери слуха, вызванной шумом, что обеспечивает дополнительную защиту для людей с генетической предрасположенностью.
Эта работа закладывает основу для первых клинических испытаний DFNA41 на людях, продемонстрировав безопасность, долгосрочную эффективность и успешность применения препарата в стволовых клетках человека, несущих ту же мутацию. Этот подход может быть применим и к другим формам наследственной глухоты у взрослых. Специфический для каждой мутации дизайн терапии подчёркивает растущий потенциал прецизионной медицины — разработки методов лечения с учётом конкретной генетической мутации конкретного пациента.
Опираясь на успешные экспериментальные исследования на мышах и стволовых клетках человека, исследователи сейчас переходят к клиническому применению, проводя серию исследований, направленных на редактирование терапии генетической потери слуха, DFNA41, вызванной мутациями P2RX2, и DFNA2, вызванной мутациями KCNQ4. Они планируют завершить исследования биораспределения и токсичности, чтобы через несколько лет начать клинические испытания.