Можно ли «дать отпор» болезни Хантингтона? Две группы ученых сообщают об успехах препаратов на основе цинковых пальцев в клетках и на мышах
Успех препаратов на основе цинковых пальцев, снижающих выработку вредного белка, в клетках и на мышах с болезнью Хантингтона
Внимание: Автоматический перевод — возможность ошибок
Чтобы как можно быстрее распространить новости об исследованиях и испытаниях HD среди как можно большего числа людей, эта статья была автоматически переведена искусственным интеллектом и еще не была проверена редактором-человеком. Хотя мы стараемся предоставлять точную и доступную информацию, переводы ИИ могут содержать грамматические ошибки, неправильные толкования или неясные формулировки.Для получения наиболее достоверной информации, пожалуйста, обратитесь к оригинальной английской версии или вернитесь позже, чтобы получить полностью отредактированный человеком перевод. Если Вы заметили существенные проблемы или если Вы являетесь носителем этого языка и хотели бы помочь в улучшении точности перевода, пожалуйста, обращайтесь по адресу editors@hdbuzz.net.
Разработка препаратов, которые указывают нашим клеткам производить меньше вредного мутантного белка хантингтина, является одним из самых перспективных подходов к лечению болезни Хантингтона. Большинство попыток снижения уровня хантингтина до сих пор были направлены на то, чтобы «застрелить посыльного», а не атаковать источник сообщения — саму ДНК. Теперь два независимых сообщения об успехе на мышах с БГ дали толчок препаратам на основе «цинковых пальцев», которые взаимодействуют непосредственно с геном БГ. Для этой новой технологии это только начало: что нам известно и какие проблемы впереди?
Что вообще такое цинковые пальцы?
Цинк — это блестящий металл, содержащийся в «серебряных» монетах, батареях и белой краске. Но наши собственные тела используют цинк для интригующей цели, которую исследователи надеются использовать для борьбы с болезнью Хантингтона. Оказывается, цинк жизненно важен для того, чтобы клетки могли контролировать уровни активности различных генов в нашей ДНК.
Помните, что ген — это набор инструкций, записанных с использованием химических «букв» A, C, G и T. Каждый ген имеет различную последовательность букв, и клетки используют цинксодержащие белки, чтобы помочь контролировать отдельные гены на основе их конкретной последовательности букв.
Когда цинк соединяется с белком, контролирующим гены, он образует «белки цинковых пальцев», так называемые потому, что они могут проникать в узкую бороздку между двумя нитями ДНК и касаться последовательности, для которой они созданы.
Один цинковый палец может «щекотать» любые три буквы, в зависимости от расположения цинка и белковых частей, которые его составляют. Таким образом, один цинковый палец может прилипнуть к последовательности «ATG», а другой — к «CAG».
Самое интересное, что отдельные цинковые пальцы можно соединять вместе последовательно. Соединив эти два вместе, вы получите одну молекулу, которая прилипает к 6-буквенной последовательности ATG-CAG.
Дизайнерские пальцы
После десятилетий работы по расшифровке и пониманию работы ДНК и наших генов ученые теперь могут создавать синтетические цинковые пальцы, сконструированные для прилипания к любой последовательности ДНК, которая им нравится.
Более того, эти синтетические молекулы цинковых пальцев можно настраивать и упаковывать с другими лекарствами для производства многоцелевых инструментов, связывающих ДНК, которые могут прилипать, разрезать, склеивать и блокировать.
Поскольку болезнь Хантингтона вызвана одним дефектным геном, она является хорошим кандидатом для исследований лекарств на основе цинковых пальцев.
Болезнь Хантингтона возникает, когда у человека есть орфографическая ошибка в гене, который указывает клеткам, как производить определенный белок, называемый хантингтином. Когда у человека слишком много CAG подряд в начале гена хантингтина, на основе инструкций в гене производится вредная «мутантная» форма белка.
Блокировка гена БГ в его источнике
Две группы исследователей — одна академическая группа из Барселоны, Испания; другая — биотехнологическая компания из Калифорнии под названием Sangamo — только что объявили об успешных экспериментах с использованием препаратов на основе цинковых пальцев, нацеленных на ген болезни Хантингтона.
Результаты испанской команды были недавно опубликованы в журнале PNAS. Результаты Sangamo были представлены на недавней конференции Общества нейронаук в Новом Орлеане, где присутствовал HDBuzz.
Обе команды разработали молекулы цинковых пальцев, которые будут прилипать к «CAG-тракту» гена хантингтина и указывать клеткам не считывать ген.
Цепи цинковых пальцев были выбраны и отточены, чтобы попытаться заставить их как можно больше прилипать к вредно длинным участкам CAG, не прилипая к участкам нормальной длины. Испанская команда метко назвала это подходом «молекулярной рулетки».
После небольшой химической доработки каждая команда затем протестировала свои лучшие рецепты цинковых пальцев в клетках, растущих в чашке Петри.
«Как только цинковый палец нацелился на определенную последовательность ДНК, теоретически возможно множество интересных вещей».
Становясь вирусным
К сожалению, ученые не могут просто разработать и изготовить препарат на основе цинковых пальцев и впрыснуть его в клетки или засунуть в таблетку. Будучи белками, препараты на основе цинковых пальцев являются большими, сложными и хрупкими. Если проглотить в виде таблетки, препарат будет расщеплен пищеварительной системой.
Даже если ввести его в виде инъекции в кровь, белок цинкового пальца не достигнет мозга, не говоря уже о том, чтобы добраться до ядра наших нейронов, где он должен находиться, чтобы выполнять свою работу.
Чтобы решить эту проблему, исследователи могут использовать вирусы, чтобы «добраться автостопом» до ядра клеток.
Выбрав нужную цепь белка цинкового пальца, довольно просто разработать последовательность ДНК, которая укажет клеткам производить именно этот белок. Затем эту последовательность ДНК можно вставить в частицы вируса под названием AAV, который безвреден, но хорошо заражает нейроны.
Когда вирус встречается с подходящей клеткой, он вводит свой ДНК-груз в клетку, превращая клетку в фабрику по производству препарата на основе цинковых пальцев!
Тестирование в клетках
Испанская команда отточила своих лучших кандидатов в цинковые пальцы в нескольких типах различных генетически модифицированных клеток и клетках, выращенных из кожи пациентов с болезнью Хантингтона. Исследователи Sangamo также использовали эти клетки пациентов с БГ, а также клетки мозга из мышиной модели БГ.
Препараты на основе цинковых пальцев обеих команд выполнили свою работу по снижению активности генов, содержащих длинные участки CAG.
Побочные эффекты
Здесь есть возможная загвоздка. Ген хантингтина — не единственный ген с длинным участком CAG — многие другие гены также имеют его. Таким образом, препарат, нацеленный на CAG-тракты, может также выключить эти гены, что в конечном итоге может принести больше вреда, чем пользы.
Особенность гена хантингтина может быть полезной, когда дело доходит до избежания этих «побочных эффектов». CAG-тракт в гене хантингтина находится очень близко к началу гена, где действие препаратов на основе цинковых пальцев проявляется наиболее сильно.
Обе группы провели измерения, чтобы увидеть, не затрагиваются ли другие гены препаратом на основе цинковых пальцев, и получили результаты, которые в целом обнадеживали. Любые эффекты были незначительными по сравнению с желательным действием на мутантный ген хантингтина.
Выводим мышей
Испанская команда, которая немного продвинулась в своей работе, подняла ставки, протестировав своего лучшего кандидата в цинковые пальцы на мышиной модели болезни Хантингтона.
Они сделали мышам одну инъекцию в мозг, содержащую вирусные частицы, упакованные с ДНК-инструкциями, производящими препарат на основе цинковых пальцев.
Активность мутантного гена хантингтина была снижена примерно на 50% в мозге вблизи места инъекции. Появление капель мутантного белка хантингтина также было уменьшено примерно на 40%. Не было никаких признаков вредных эффектов, таких как потеря веса, но исследование было слишком маленьким, чтобы знать, улучшил ли препарат на основе цинковых пальцев симптомы.
Подождите минутку — разве это не просто подавление генов?
Если то, что вы прочитали здесь о технологии цинковых пальцев, напоминает вам о методах «подавления генов» или «снижения уровня хантингтина» для лечения болезни Хантингтона, наградите себя золотой звездой. То, что пытаются сделать эти группы, в основном является «подавлением генов», с изюминкой — оно нацелено непосредственно на ДНК, а не на «молекулу-посланника» под названием РНК.
До сих пор большинство попыток снизить выработку хантингтина были сосредоточены на молекуле-посланнике РНК, потому что легче разрабатывать препараты, нацеленные на РНК, чем на ДНК. РНК плавает в клетках в виде одной нити, в то время как ДНК спрятана в ядре наших клеток. Более того, препараты для подавления РНК существуют дольше, и некоторые из них не нужно упаковывать в вирусные частицы.
Поскольку препараты для подавления генов на основе РНК до сих пор были успешными, зачем беспокоиться о большей проблеме нацеливания на ДНК самого гена хантингтина, особенно если это означает иметь дело с вирусными частицами и большими, хрупкими препаратами, сделанными из белка? Это разумный вопрос, и на него есть три основных ответа.
Первый связан с тем, чтобы добраться до корня болезни Хантингтона. Мы точно знаем, что мутация в гене хантингтина является главной причиной, по которой люди заболевают БГ. Воздействие на ДНК с помощью цинковых пальцев означает нацеливание на известную причину заболевания. Хотя РНК является важным шагом в создании мутантного белка, это один шаг, удаленный от главной причины. Энтузиасты цинковых пальцев считают, что стоит попытаться преодолеть дополнительные препятствия в разработке препаратов, нацеленных на ДНК, из-за вероятности того, что конечный результат может быть более безопасным и эффективным.
Второй касается РНК. Традиционно биологи предполагали, что РНК напрямую не делает полезных или вредных вещей — она просто сидит там, перенося информацию и считываясь клеточным механизмом. Однако теперь мы знаем, что это не так, и есть несколько генетических заболеваний, при которых РНК напрямую ядовита для клеток, а не просто переносит вредное сообщение.
Хотя все согласны с тем, что мутантный белок хантингтина является основной причиной вреда при болезни Хантингтона, некоторые исследователи считают, что РНК хантингтина может быть дополнительным источником повреждения. Другие не согласны, но если РНК может быть вредной, кажется идеальным предотвратить ее создание, а не избавляться от нее впоследствии.
Последняя причина связана с выходом за рамки подавления. Цинковые пальцы — это не только снижение активности генов. Как только цинковый палец нацелился на определенную последовательность ДНК, теоретически возможно множество интересных вещей.
Заглядывая на много лет вперед, возможно, что цинковые пальцы можно будет использовать для направления молекулярных ножниц и клея к мутантному гену БГ, «вырезая» нежелательные повторы CAG. Это известно как редактирование генома, и это один из подходов, которым интересуются Sangamo и другие.
Плюсы, минусы
Большинство исследователей БГ, с которыми мы разговариваем, говорят, что цинковые пальцы — это «довольно крутой» способ лечения болезни Хантингтона, и мы склонны согласиться. Борьба с БГ на уровне ДНК, главной причиной проблемы, — это определенно то, что мы должны попробовать, и мы рады, что о прогрессе независимо сообщили две группы после короткого времени.
Важно помнить, что потребуется много времени, чтобы отточить эти методы, которые все еще находятся на ранней стадии разработки лекарств, а такие вещи, как редактирование генома, займут десятилетия, чтобы принести плоды для пациентов с БГ.
Тем временем все в БГ по-прежнему в восторге от продолжающихся во всем мире усилий по снижению уровня хантингтина путем нацеливания на РНК. Эти методы намного продвинулись и должны очень скоро перейти к испытаниям на людях.
