Двойной успех в подавлении гена хантингтина с помощью РНК-интерференции

Большинство исследователей БГ очень воодушевлены идеей «подавления» гена болезни Хантингтона, чтобы уменьшить выработку вредного белка хантингтина. Две проблемы — безопасность и доставка — теперь близки к решению благодаря совместной работе ученых и исследователей отрасли.

Мы большие поклонники подавления генов. Как и многие исследователи болезни Хантингтона, мы считаем, что это наиболее вероятный подход к созданию эффективного лечения БГ.

Подавление генов включает в себя использование специально разработанного препарата для перехвата молекулы-мессенджера, называемой РНК, которая производится из гена БГ и сообщает клеткам о необходимости производить вредный белок хантингтин. Эффект препарата заключается в том, что клетки производят меньше белка.

Если говорить еще проще, подавление генов — это как знак «стоп» для мутантного хантингтина.

Быстрый прогресс

До сих пор подавление генов при БГ в различных формах преодолевало все препятствия, с которыми сталкивалось. В настоящее время оно протестировано на нескольких моделях БГ на мышах и крысах и не только замедлило прогрессирование, но и фактически улучшило симптомы и повреждения мозга. Похоже, что мозг может фактически восстановиться — в некоторой степени — если только уровень вредного белка можно немного снизить.

Оставшиеся препятствия

Несколько исследовательских групп направляются к клиническим испытаниям подавления генов при БГ. Но прежде чем это произойдет, необходимо решить еще несколько проблем.

Первая — это безопасность. Неожиданные побочные эффекты всегда возможны и могут быть драматичными, поскольку речь идет о препаратах, которые вводятся или вводятся непосредственно в нервную систему и напрямую взаимодействуют с генетическим аппаратом наших клеток.

Другая проблема — доставка. Препараты для подавления генов нельзя давать в виде таблеток или инъекций в кровь, потому что они не попадут в мозг. Поэтому их необходимо вводить непосредственно в нервную систему. В зависимости от структуры препарата это означает операцию по введению игл или трубок либо в позвоночник, либо в череп. Звучит радикально, но если лечение будет эффективным, оно того стоит.

Однако проблема доставки на этом не заканчивается, потому что, как только препарат попадает в голову, он должен попасть внутрь наших клеток мозга, чтобы совершить свое генетическое волшебство.

Меню подавления генов

Исследователи, занимающиеся подавлением генов, должны сделать несколько выборов, прежде чем начать клиническое испытание. Вот контрольный список, который поможет вам понять будущие новостные статьи.

Во-первых, мы должны определиться со структурой препарата. Двумя основными вариантами являются препараты РНК-интерференции, которые химически похожи на молекулы РНК-мессенджера организма; и препараты АСО, которые немного отличаются, но могут лучше усваиваться клетками.

Второй выбор — какую мишень выбрать: обе копии гена БГ или только мутантную. Нацеливание на обе — называемое неспецифическим подавлением — проще, но выключение «нормального» гена может быть опасным. Нацеливание только на мутантный ген — называемое аллель-специфическим подавлением — может быть безопаснее, но его гораздо сложнее сделать.

Третий выбор — место назначения — куда пойдет препарат? Препараты РНК-интерференции естественным образом не распространяются далеко, поэтому препарат необходимо доставлять непосредственно в вещество мозга. Препараты, которые распространяются дальше, такие как АСО, можно вводить в жидкость вокруг мозга или, если повезет, у основания позвоночника.

В-четвертых, нам нужно определиться с доставкой. Будет ли препарат вводиться сам по себе, упакованный в вирус или закачиваться под давлением, чтобы увеличить его распространение по мозгу?

Пятый выбор — режим лечения. Следует ли нам проводить разовое лечение или вводить препарат в течение недель или месяцев? Прямо сейчас мы не знаем, как долго продлится эффект, поэтому это необходимо выяснить путем сравнения различных режимов.

Всякий раз, когда вы читаете об исследованиях по подавлению генов, полезно заранее выяснить, какой вариант был выбран для каждого из этих вариантов.

Три появляются все сразу

На недавнем Всемирном конгрессе по БГ в Мельбурне HDBuzz сообщил о захватывающих презентациях нескольких исследовательских групп, занимающихся подавлением генов. Затем в ноябре мы сообщили вам о первом испытании безопасности подавления гена хантингтина с использованием РНК-интерференции в мозге приматов.

Теперь опубликованы еще две научные статьи — каждая из которых является плодом сотрудничества между академическими исследователями и биотехнологическими компаниями. В обеих статьях участвовала компания Medtronic из Миннеаполиса и команда доктора Жеминга Чжана из Университета Кентукки.

Шестимесячная безопасность

Ноябрьский отчет о безопасности РНК-интерференции у приматов был довольно коротким исследованием — шесть недель. Новое исследование, проведенное Medtronic и командой Чжана и опубликованное в журнале Brain, также проводилось на макаках-резусах, но длилось полных шесть месяцев.

Давайте посмотрим, что исследовали исследователи, используя контрольный список выше:

1. Структура: это было испытание препарата РНК-интерференции.

2. Мишень: были нацелены обе копии гена — неспецифическое подавление.

3. Место назначения: вещество мозга — стриатум, если быть точным, который поражается на ранних стадиях у пациентов с БГ.

4. Доставка: препарат был упакован в пустой вирус, называемый AAV2.

5. Режим лечения: разовая инъекция в пять мест с каждой стороны мозга

Также стоит отметить, что использовались «нормальные» обезьяны, без расширенных копий гена БГ. Таким образом, это испытание могло измерить только изменения белка и безопасность — оно не может предсказать улучшение у пациентов.

После лечения за обезьянами наблюдали в течение шести месяцев, наблюдая за их общим состоянием здоровья и контролем движений. Операция была хорошо перенесена, и никаких новых проблем у пролеченных животных не наблюдалось.

Как и надеялись, уровни белка хантингтина значительно снизились в обработанных областях. В каждом месте инъекции уровни белка были снижены на площади около шести миллиметров в поперечнике — по объему это примерно три конфеты M&M на мозг. Это может показаться не таким уж большим, но в человеческом мозге это может иметь большое значение, и помните, что эти измерения были сделаны через 6 месяцев после разового лечения.

К счастью, препарат не вызвал никаких вредных изменений в мозге, таких как воспаление, инфекция или повреждение нейронов.

Таким образом, препарат выполнил свою работу по снижению уровня белка, и лечение, по-видимому, не оказало никаких вредных эффектов. Авторы считают, что шесть месяцев у обезьян приравниваются примерно к 18 месяцам у людей. Звучит неплохо, но, как отмечают авторы, у людей может потребоваться еще больше времени для появления хороших или плохих эффектов.

Инновационный метод доставки

Другая новая статья вышла в результате трехстороннего сотрудничества между командой Университета Кентукки, Medtronic и компанией Alnylam Pharmaceuticals, занимающейся разработкой препаратов РНК-интерференции. Она была опубликована в журнале Experimental Neurology.

Это также было исследование неспецифической РНК-интерференции, доставляемой в стриатум обезьян.

Что отличает эту работу, так это инновационный метод доставки. Использовалась техника, называемая конвекционно-усиленной доставкой (CED). Это включает в себя размещение трубок через череп и в вещество мозга. Верхний конец трубки соединен с небольшим насосом, который постоянно впрыскивает препарат вниз по трубке под давлением. Это давление является ключевым — оно заставляет молекулу препарата распространяться гораздо дальше, чем в противном случае.

CED уже используется для того, чтобы химиотерапевтические препараты распространялись дальше внутри опухолей головного мозга. Но будет ли это работать для доставки препарата РНК-интерференции?

Сначала препарат закачивали в мозг в течение семи дней. Обрабатывалась только одна сторона мозга, чтобы другую можно было использовать для сравнения. Использовался ряд доз и скоростей инфузии, чтобы найти наилучшую комбинацию. Затем была предпринята 28-дневная инфузия. Умно, команда внесла безвредные радиоактивные изменения в препарат, которые позволили им точно измерить, насколько далеко он распространился.

Препарат выполнил свою работу по снижению уровня хантингтина, и трубки и инфузии не нанесли особого вреда мозгу.

Но стоила ли дополнительная морока с установкой трубок и насосов того — распространился ли препарат дальше? Короче говоря, да.

Измерения показали, что препарат РНК-интерференции достиг гораздо большего, чем можно было бы ожидать при простых инъекциях. Если бы обе стороны мозга были обработаны, уровни хантингтина были бы снижены примерно в одиннадцати конфетах M&Ms’.

В двух словах…

До выхода этих двух статей мы уже знали, что уровень хантингтина можно снизить в мозге обезьяны с помощью РНК-интерференции. Теперь мы можем добавить две основные галочки в наш список пожеланий: во-первых, подавление работает и безопасно в течение более длительных периодов, и, во-вторых, есть способы заставить препарат распространяться дальше.

Что может пойти не так?

Осторожный оптимизм — мудрый подход здесь. Конечно, есть некоторые вещи, которые могут пойти не так на пути к клиническим испытаниям или во время них.

Эти испытания на приматах показали, что снижение уровня хантингтина безопасно для здоровых обезьян. Но это не означает, что это определенно безопасно для пациентов-людей. Мозг человека намного больше и сложнее, чем мозг обезьяны. Таким образом, лечение может быть менее эффективным или более опасным просто из-за разницы видов.

Также возможно, что здоровый белок каким-то образом защищает мозг от своего вредного брата у людей. Если это так, то подавление обеих копий может неожиданно принести больше вреда, чем пользы.

Мозг людей с симптомами БГ, вероятно, более хрупкий, и оперировать его тоже сложнее. Участки мозга, которые необходимо лечить, меньше, чем обычно, из-за усадки, вызванной БГ. Таким образом, операции могут быть сложнее и рискованнее.

Наконец, выявить успех может быть трудно у людей, потому что болезнь прогрессирует медленно, и мы не можем исследовать мозг пациента под микроскопом.

Но никогда не забывайте — над всеми этими проблемами работают вместе одни из лучших ученых умов в мире, все они сосредоточены на том, чтобы сделать эффективные методы лечения реальностью для пациентов.

2012 год — год подавления генов при БГ?

Может ли 2012 год стать годом подавления генов для пациентов с БГ? Увидим ли мы одно или несколько клинических испытаний в ближайшие месяцы? Судя по достигнутому прогрессу, мы действительно считаем, что на это разумно надеяться, и несколько групп прилагают все усилия, чтобы воплотить это в реальность. Первые испытания будут небольшими и будут проводиться медленно и с большой осторожностью, потому что безопасность является главной заботой. Но если все пойдет хорошо, последуют более крупные испытания.

Подробнее

• Статья в журнале Brain о 6-месячном лечении РНК-интерференцией от Grondin и коллег (открытый доступ)
• Статья в журнале Experimental Neurology о конвекционно-усиленной доставке РНК-интерференции от Stiles и коллег (для ознакомления с полной версией статьи требуется оплата или подписка)
• Наша статья о предыдущем исследовании безопасности на приматах, проведенном доктором Беверли Дэвидсон