Наследственные дегенерации сетчатки (НДС) — это группа генетических заболеваний, которые приводят к прогрессирующей потере зрения, поскольку светочувствительные клетки глаза — фоторецепторы — погибают из-за мутаций в генах, необходимых для их функционирования и выживания. Генная терапия стала перспективным подходом, позволяющим заменять или дополнять дефектные гены для сохранения или восстановления зрения. Однако большинство существующих стратегий генной терапии были разработаны и протестированы на ранних стадиях заболевания, что оставляет серьезный пробел в лечении пациентов, у которых диагноз был поставлен уже после значительного повреждения сетчатки.
В исследовании, опубликованном в журнале Molecular Therapy, ученые из Отдела экспериментальной терапии сетчатки ветеринарной школы Пенсильванского университета (Penn Vet) разработали новый набор инструментов, который устранит этот пробел.
Под руководством Рагхави Судхарсана, доцента экспериментальной офтальмологии, команда разработала 4 новых фоторецептор-специфичных промотора (участка ДНК, ответственного за связывание фермента РНК-полимеразы перед началом транскрипции у про- и эукариот). «Эти короткие сегменты ДНК действуют как молекулярные „переключатели“ для включения терапевтического гена в клетках-мишенях, обеспечивая сильную и специфическую экспрессию генов в палочковых и колбочковых фоторецепторах даже на поздних стадиях заболевания», — объясняет Судхарсан, автор статьи.
«Большинство используемых в настоящее время промоторов были протестированы только на моделях здоровых животных, и их эффективность часто снижается, когда сетчатка дегенерирует», — продолжает Судхарсан. «Новые промоторы были отобраны на основе их способности включать активность генов в сетчатке, которая уже потеряла более половины фоторецепторов, что делает их более актуальными для тех стадий заболевания, на которых часто диагностируются пациенты». В ходе сравнительного анализа новые промоторы превзошли широко используемый промотор GRK1 как по силе экспрессии, так и по специфичности.
«Это исследование решает одну из самых больших проблем в лечении НДС: как обеспечить эффективную генную терапию после того, как большая часть сетчатки уже дегенерировала», — говорит Судхарсан. «Нас особенно поразила эффективность промоторов на основе GNGT2, которые показали сильную экспрессию как в палочках, так и в колбочках, даже на поздних стадиях заболевания. А небольшой размер делает их идеальными для упаковки в адено-ассоциированный вирус AAВ, в отличие от обычных колбочковых промоторов, которые значительно больше».
Команда также подчеркнула, что высокая специфичность промоторов для фоторецепторов может помочь ограничить внецелевой эффект и уменьшить потенциальные иммунные реакции, а это важно для безопасности и долгосрочной эффективности.
Исследователи использовали комбинацию транскриптомного анализа, моделирования in silico и скрининга in vivo на моделях крупных животных, чтобы определить набор новых коротких промоторов, которые остаются активными в дегенерирующих фоторецепторах. К ним относятся промоторы, полученные из генов GNGT2, IMPG2 и PDE6H, которые продемонстрировали сильную, специфическую для клеток экспрессию при доставке с помощью AAВs в сетчатку собак, имитирующих человеческие НДС.
«Результаты подчеркивают важность тестирования промоторов на клинически значимых моделях и на соответствующих стадиях заболевания, что, к сожалению, невозможно установить в клеточных культурах или органоидах сетчатки», — говорит старший автор исследования Уильям А. Белтран, возглавляющий Отдел экспериментальных методов лечения сетчатки. «Они закладывают основу для нового поколения генных терапий, более мощных, точных и отвечающих реальным потребностям пациентов с наследственными дегенерациями сетчатки, будь то люди или животные».
[Фото: ru.123rf.com]
