Могут ли мезенхимальные стволовые клетки доставлять препараты для подавления генов?
Стволовые клетки могут доставлять препараты для подавления гена HD в клетки в чашке Петри. Нужна ли нам еще одна технология доставки?
Многие считают подавление генов лучшей кандидатной терапией для болезни Хантингтона. Группа под руководством доктора Яна Нолта описала новый метод доставки препаратов для подавления генов в клетки в чашке Петри с использованием модифицированных стволовых клеток костного мозга. Предлагает ли этот новый подход преимущества по сравнению с существующими технологиями?
Подавление генов
Как и большинство исследователей HD, мы считаем, что подавление генов, или отключение экспрессии гена HD, является наиболее перспективным вариантом лечения в краткосрочной перспективе. Для достижения этой цели препараты, блокирующие экспрессию гена HD, должны быть доставлены в мозг каким-либо образом.
Проблема двоякая: мы должны сначала разработать препараты, подавляющие ген HD, а затем доставить их в мозг. К счастью, первая часть этой проблемы была довольно хорошо проработана — существует большое количество описанных препаратов, которые снижают экспрессию гена HD. Доставка этих препаратов в нужное место оказалась сложной задачей.
Доставка
По уважительным причинам ваше тело делает все возможное, чтобы защитить ваш мозг. Череп — это жесткий контейнер, который защищает ваш мозг от ударов и синяков.
Когда мы увеличиваем масштаб и смотрим ближе, мы понимаем, что мозг защищен даже лучше, чем кажется снаружи. Внутри черепа водонепроницаемый барьер отделяет ваш мозг от кровотока и остальной части вашего тела. Этот «гематоэнцефалический барьер» — почти идеальная стена, защищающая мозг от микробов и ядов.
Обычно это здорово, но когда мы хотим лечить мозг лекарством, стена стоит на нашем пути, и мы должны найти способ обойти ее, чтобы добиться терапевтического эффекта — в данном случае, снижения экспрессии гена HD.
До сих пор в исследованиях по подавлению генов использовался один из двух методов доставки лекарств в мозг. Ученые пытались напрямую вводить лекарства в мозг, физически минуя стену гематоэнцефалического барьера. В других подходах также использовался этот подход инъекций, но использовались модифицированные вирусные частицы для переноса других типов препаратов для подавления генов по всему мозгу. Наша последняя статья о двух новых испытаниях по подавлению генов содержит пример каждого метода.
После того, как лекарства попадают в мозг, им все равно нужен способ проникновения в клетки мозга. Некоторые препараты для подавления генов, называемые препаратами РНК-интерференции, нелегко усваиваются клетками. Этим препаратам нужна помощь, чтобы попасть в клетки. Исторически сложилось так, что здесь пригодилась вирусная упаковка.
Мезенхимальные стволовые клетки
Группа ученых под руководством доктора Яна Нолта из Калифорнийского университета в Дэвисе протестировала уникальный метод передачи препаратов РНК-интерференции в клетки. Эта группа давно интересуется особым типом клеток, называемых «мезенхимальными стволовыми клетками» или MSC.
«МСК, несущие препараты для подавления HD, смогли снизить уровни мутантного хантингтина в целевых клетках, когда они были выращены поверх них».
Найденные в различных частях тела, включая жир и костный мозг, MSC легко выделяются от взрослых доноров. Эти клетки выполняют множество нормальных ролей в организме, но Нолту интересует их способность «нацеливаться» на места повреждений и высвобождать полезные химические вещества.
Совсем недавно было показано, что MSC могут фактически сливаться с поврежденными клетками, непосредственно вводя «запасные части», чтобы помочь заживлению. Учитывая эту способность, Нолта заинтересована в модификации MSC для высвобождения новых полезных нагрузок, включая препараты для подавления гена HD.
Ее видение состоит в том, что MSC, выделенные от пациента, будут модифицированы для переноса препаратов для подавления генов. Затем эти модифицированные клетки будут введены обратно в мозг пациента или, возможно, в кровь, где, как надеются, они найдут путь к поврежденным клеткам мозга. Затем эти больные клетки будут введены MSC с препаратами для подавления HD.
Новые данные
В статье, только что опубликованной в Molecular and Cellular Neuroscience, лаборатория Нолты описывает первые шаги в тестировании этого плана. Пока что описанная работа проводится в очищенных клетках в чашке Петри — в этом опубликованном исследовании клетки не вводились в мозг.
Во-первых, они протестировали препарат для подавления генов РНК-интерференции непосредственно в целевых клетках. Препарат для подавления генов был несколько эффективен, снижая количество хантингтина в клетках, которых он достиг.
Затем они генетически модифицировали MSC, чтобы они производили препарат РНК-интерференции, и измерили их способность напрямую связываться с другими клетками. Они выращивали эти генетически модифицированные MSC в той же чашке Петри, что и другие клетки, которые экспрессировали короткий фрагмент мутантного гена хантингтина. Они надеялись, что MSC доставят достаточно препаратов для подавления генов в мутантные клетки HD посредством прямого соединения.
Казалось, это сработало. Эти генетически модифицированные MSC, несущие препараты для подавления HD, смогли снизить уровни мутантного хантингтина в целевых клетках, когда они были выращены поверх них. Снижение не было полным или постоянным, но это служит доказательством того, что MSC действительно могут доставлять препараты для подавления HD в другие клетки.
Ограничения подхода MSC
Исследование было позитивным, но имеет некоторые ограничения. Во-первых, модифицированные MSC были непосредственно помещены на клетки, экспрессирующие мутантные гены HD. Напомним, идея состоит в том, что эти клетки могут находить больные клетки независимо. Это может произойти, но эта статья не показывает, что это может.
Кроме того, подавление, достигнутое с помощью препаратов, доставляемых MSC, было менее эффективным, чем то, что мы ожидали бы от существующих подходов, таких как РНК-интерференция, доставляемая вирусом. Чтобы MSC были полезны для пациентов, они должны предоставить некоторую пользу сверх того, что в настоящее время возможно с этими препаратами. Это может исходить от способности MSC нацеливаться на больные клетки, но опять же, мы этого еще не видели.
Наконец, в этом исследовании количество используемых MSC было равно количеству целевых клеток. Учитывая, что в мозге около 200 миллиардов клеток, маловероятно, что мы сможем ввести столько MSC для лечения. Было бы неплохо знать наименьшее количество клеток, необходимое для достижения эффекта, чтобы мы могли сказать, будет ли возможно перенести достаточное количество.
Прогнозы против реальности
Работа доктора Нолты с MSC привлекла довольно много внимания, не в последнюю очередь потому, что сама Нолта обращалась к семьям HD на Симпозиуме клинических исследований Huntington Study Group в ноябре 2009 года. Она дала поразительно оптимистичные прогнозы для этой работы, особенно в отношении клинического испытания «лечения» HD от этой работы в течение 12 месяцев.
Чтобы дать вам представление о том, сколько времени занимает исследование методов лечения, первая статья, описывающая подавление мутантного гена HD у мыши, была опубликована группой Беверли Дэвидсон в 2005 году. В 2012 году мы только видим исследования безопасности с аналогичными молекулами на обезьянах. Это семилетний разрыв, и команда Дэвидсон — трудолюбивая группа.
Эта первая публикация группы Нолты описывает самую раннюю клеточную работу с их системой доставки, а не ее применение на мышах или обезьянах. Хотя мы с нетерпением ждем, что будет дальше, любое клиническое применение этой работы, вероятно, произойдет через несколько лет.
Как мы говорили ранее, мы любим оптимизм, но он должен сопровождаться реализмом, чтобы избежать разочарования. Мы призываем ученых учитывать это при обращении к общественности.
