Исправление рецепта: снижение фрагмента хантингтина

Новое исследование показывает, что снижение вредного фрагмента сообщения хантингтина (Htt1a) эффективно уменьшает симптомы, связанные с БХ, у мышей в большей степени, чем нацеливание на полноразмерный HTT. Это предполагает, что стратегии, сосредоточенные на снижении HTT1a, могут быть предпочтительными!

Что такое РНК-транскрипты?

Ваш организм работает, следуя простому потоку генетической информации. Ещё в 1957 году Фрэнсис Крик описал это как фундаментальный процесс биологии: ДНК реплицируется и служит матрицей для создания РНК, а РНК затем используется для производства белков. РНК-сообщения — известные как транскрипты — это молекулы, используемые в качестве инструкций для производства белков. Представьте ДНК как написанные отдельные ингредиенты, РНК как рецепт, а белки как готовое блюдо.

Учёные особенно заинтересованы в РНК, когда речь идёт о лечении заболеваний с известными генетическими причинами. Вместо того чтобы пытаться избавиться от вредных белков после того, как они уже были произведены, может быть более эффективным предотвратить их производство в первую очередь. Это включает нацеливание на молекулы РНК до того, как они когда-либо будут использованы для производства белков.

Эта идея особенно важна для болезни Хантингтона (БХ), поскольку исследователи изучают способы нацеливания на РНК, которая несёт инструкции для производства хантингтина (HTT), с целью производства меньшего количества токсичного белка и, таким образом, улучшения симптомов.

HTT1a: токсичный фрагмент

БХ вызвана расширенным повторяющимся участком букв ДНК C-A-G в гене HTT. Этот расширенный ген производит аномальную версию белка HTT с дополнительным длинным сегментом, который заставляет его неправильно сворачиваться. Вместо того чтобы выполнять свою нормальную функцию, неправильно свёрнутый белок становится липким и начинает слипаться, повреждая нейроны и ускоряя появление симптомов. Представьте это как следование рецепту пирога с лаймом, где одна инструкция случайно повторяется снова и снова: добавление одной чайной ложки соли делает его вкусным, но дополнительные двадцать испортят пирог.

Но это ещё не вся история. Генетическая мутация влияет не только на конечный белок — она также может нарушить то, как создаются инструкции гена (матричная РНК, или мРНК). Иногда инструкции обрываются рано, что производит более короткую версию сообщения HTT, называемую HTT1a. Это создаёт крошечную и потенциально более вредную версию белка хантингтина. Этот более короткий белок HTT1a слипается ещё легче и может вызывать ещё большую токсичность в клетках мозга. Представьте, что наряду с многократным добавлением соли ваш рецепт включает целые лаймы (с кожурой и всем остальным) вместе с соком лайма. В этот момент весь пирог несъедобен!

Всё это может звучать как рецепт катастрофы, но это также указывает на возможное решение. Вместо того чтобы пытаться исправить конечный повреждённый продукт, исследователи идут прямо к источнику: мРНК, самому рецепту.

миРНК: биологический ластик

миРНК, или малая интерферирующая РНК, — это инструмент, который учёные используют для уменьшения количества мРНК в клетке. Нацеливаясь и разрушая специфическую мРНК, миРНК эффективно предотвращает производство определённых белков. Если мРНК — это рецепт блюда, миРНК действует как карандаш, который стирает некоторые слова ингредиентов, так что вам просто нужно их пропустить. Без всех дополнительных столовых ложек соли и целых лаймов ваш пирог получится как задумано (надеюсь, вкусным).

До сих пор неясно, улучшит ли нацеливание на полноразмерный HTT, HTT1a или оба результаты БХ. В настоящее время разрабатывается несколько терапевтических средств, использующих эти различные методы: AMT-130 (uniQure), ALN-HTT2 (Alnylam) и V0659 (Vico) нацелены как на полноразмерный HTT, так и на HTT1a, тогда как томинерсен (Roche), вотоплам (Novartis) и SKY-0515 (Skyhawk), вероятно, нацелены только на полноразмерный HTT. Томинерсен — единственное терапевтическое средство, снижающее HTT, которое было оценено в продвинутом (фаза 3) клиническом исследовании; оно не показало никакой пользы, но это может не иметь ничего общего с HTT1a.

Что было исследовано?

Исследование, опубликованное в прошлом месяце, изучает, могут ли миРНК, нацеленные на полноразмерные транскрипты HTT или HTT1a, улучшить симптомы у мышей с БХ, и работает ли лучше нацеливание на один, другой или оба. В более раннем исследовании тех же исследователей они снизили уровни этих генетических сообщений путём генетического изменения мышей. Однако использование инъекционного препарата имеет больший потенциал для адаптации к реальному использованию у людей.

Исследователи разработали две миРНК — одну, нацеленную на полноразмерный HTT, и одну, нацеленную на HTT1a. После подтверждения того, что эти миРНК работают, они ввели их в мозг мышей с БХ. В исследованиях БХ используются различные типы мышей с БХ в зависимости от особенностей, которые они имеют. Тот, который они использовали в этом исследовании, имеет некоторые особенности БХ, которые прогрессируют со временем, такие как появление агрегатов HTT, особенно в ядре клеток мозга, и дисфункция в том, как сети генов включаются и выключаются. Чтобы оценить, насколько эффективен этот подход, исследователи разработали интервенционное исследование и организовали мышей в три основные группы:

• Ранняя группа: инъекция на самых ранних стадиях заболевания (2 месяца) и анализ по мере ухудшения признаков и симптомов (6 месяцев)
• Двойная группа: инъекция на ранней и средней стадиях заболевания (2 и 6 месяцев) и анализ на пике симптомов (10 месяцев)
• Поздняя группа: инъекция на средней стадии заболевания (6 месяцев) и анализ на пике симптомов (10 месяцев)

Эти группы сравнивались, чтобы увидеть, привело ли более раннее лечение, более позднее лечение или повторное дозирование к лучшим результатам.

Выделение гиппокампа

После введения каждой когорте мышей миРНК, разработанных для нацеливания на полноразмерный Htt или Htt1a, они ждали несколько месяцев и измеряли количество белка HTT и HTT1a в различных частях мозга. По сравнению с нелечеными мышами они обнаружили, что оба были наиболее эффективны в гиппокампе, части мозга, которая отвечает за эмоции и память.

Это не то место, где обычно изучается патология БХ; исследования обычно сосредоточены на стриатуме, который в первую очередь контролирует двигательные и исполнительные функции. Хотя исследователи действительно изучали стриатум, они наблюдали лишь умеренное снижение HTT и отсутствие изменений в уровнях HTT1a. Но БХ влияет на весь мозг, и учёные часто следуют за данными туда, куда они их ведут! Поскольку их результаты привели их к гиппокампу, он стал центром внимания на оставшуюся часть исследования.

Хотя обе миРНК снизили белок в гиппокампе, нацеливание на Htt1a имело дополнительное преимущество: оно задержало слипание белка HTT. Образовалось меньше агрегатов, а для мышей в группе двойного лечения агрегаты в ядре вообще не появились. В целом только лечение HTT1a, по-видимому, уменьшило как количество, так и тяжесть токсичных белковых накоплений в гиппокампе.

Оба лечения оказали положительное влияние на связанную с БХ генную активность у мышей в ранних и двойных когортах, хотя миРНК Htt1a оказала более выраженный эффект. Однако поздняя группа показала незначительную пользу от лечения, и некоторые признаки заболевания могли даже ухудшиться. В целом результаты предполагают, что этот подход работает лучше всего при раннем применении и, по-видимому, менее эффективен, если начат позже в прогрессировании заболевания.

Почему это важно?

Это исследование показывает, что способ, которым полноразмерные белки HTT и HTT1a участвуют в формировании агрегатов HTT, сложен и может различаться в зависимости от типа вовлечённой клетки мозга (гиппокамп против стриатума). Однако большая часть преимуществ, наблюдаемых в проведённых экспериментах, происходит от снижения HTT1a, что должно быть учтено при разработке терапевтических средств для БХ. В целом это предполагает, что будущие методы лечения могут работать лучше всего, если они снижают как HTT, так и HTT1a, или если они разработаны для специфического нацеливания на HTT1a у людей.

Резюме

• При БХ дефектная РНК может производить как полный белок хантингтина, так и более короткую, более токсичную версию, называемую HTT1a, которая способствует токсичности HTT и началу симптомов.
• В этом исследовании исследователи разработали миРНК-лечение, которое снизило уровни HTT и HTT1a в мозге мышей, уменьшило токсичное слипание белков и улучшило аномальную генную активность БХ.
• Нацеливание на HTT1a было более эффективным, чем нацеливание на полноразмерный HTT.
• В целом результаты предполагают, что снижение HTT1a важно, и будущие терапии могут работать лучше всего, нацеливаясь на HTT1a напрямую или на HTT и HTT1a вместе.