Хибриден подход, съчетаващ елементи на генна терапия с генно редактиране, превърна експерименталния модел на рядко генетично заболяване в по-лека форма, значително подобрявайки оцеляването, според проучване на няколко агенции, ръководено от Университета в Пенсилвания и Детската национална болница във Вашингтон.

терапия

Констатациите, публикувани онлайн в списание Science Advances, биха могли да дадат надежда на деца и възрастни с различни вродени метаболитни грешки.

Изследването се фокусира върху състояние, наречено дефицит на орнитин транскарбамилаза (OTCD), най-често срещаното заболяване в семейство състояния, наречени нарушения на цикъла на уреята, обяснява Марк Л. Батшоу, изпълнителен вицепрезидент, главен лекар и официален детски национален академичен учен.

Тези заболявания засягат около 1 на 30 000 души и засягат начина, по който тялото разгражда протеина в диетата. Протеините обикновено се усвояват в отделни аминокиселини, които след това се използват повторно, за да се създадат нови протеини за използване от организма.

Излишният протеин обаче се разгражда за енергия, което изисква премахване на химични групи, наречени амини от тези молекули. Тези амини се превръщат в амоняк, който е токсичен за клетките. Но ензимите от урейния цикъл, произвеждани от черния дроб, превръщат амоняка в безвреден карбамид, който се екскретира през пикочната система.

Д-р Батшоу, който се грижи за тези пациенти в своята клиника, обяснява, че този процес може да се обърка при пациенти с дефицит на един от ензимите на урейния цикъл, което води до токсично натрупване на амоняк, което причинява епизоди на повръщане и летаргия и в крайна сметка може водят до кома и смърт, ако не се лекуват.

Докато майката може да осигури защита на засегнатите плодове по време на бременност, бебетата, родени с това състояние, често се влошават през първата седмица от живота и могат да умрат дори преди да бъде диагностициран проблемът.

За деца и възрастни пациенти възможностите за лечение не са оптимални. Те включват силно ограничаващо приемане на хранителни протеини
дневно лекарство, което премахва азота от кръвта или
трансплантация на черен дроб за най-тежките случаи.

"Чрез тези терапии ние направихме това смъртоносно заболяване хронично за повечето пациенти - казва д-р Батшоу. - Но все още няма друг лечебен подход, освен чернодробната трансплантация.".

Тъй като тези състояния са причинени от генетични мутации, д-р Джеймс М. Уилсън от университета в Пенсилвания и д-р Батшоу са опитали различни подходи за генна терапия за лечение на OTCD, използвайки експериментален модел на това състояние, който носи мутация. на това заболяване при хората.

Този подход включва заразяване на предклиничните модели с вирус, който носи правилно функционираща форма на извънборсовия ген, който предоставя инструкции за получаване на липсващия основен ензим, орнитин транскарбамилаза. Въпреки че този метод работи добре при по-възрастни животни, той няма трайни ефекти върху новородените животни поради бързия им растеж на черния дроб.

Различен подход, известен като редактиране на гени, може ефективно да коригира мутациите в генома, обяснява д-р Батшоу. Лекарите от лабораториите Уилсън и Батшоу успешно са лекували OTCD в експериментален модел с генно редактиране, отчитайки този напредък през 2017 г. Въпреки това, тъй като този подход изисква персонализиран вектор за корекция за специфична мутация, той не е универсално приложим за повече от 400 различни мутации, които могат да причинят OTCD.

Търсейки дълготраен начин да помогнат на пациентите с това състояние, независимо от техния тип мутация, изследователите тестваха нов подход, който комбинира елементи от генната терапия с CRISPR/Cas9-медиирано генно редактиране.

Те създадоха вирусен вектор, който носеше ензим, необходим за създаване на целенасочен пробив в ДНК, стъпка, използвана при редактирането на гени. Въпреки това, вместо просто да коригира грешка, втори вектор носи копие на правилната OTC генна последователност. Двата вектора са възникнали едновременно.

Техните резултати показват, че за експерименталните новородени модели, получили това лечение, новият ген успешно се интегрира в клетките и се разширява в петна в черния дроб, докато растат, като последователно произвежда повече от необходимия детоксикиращ ензим. Тези ефекти са за разлика от животни, които са получили вектор, който не е насочен към засегнатия ген или които не са били напълно лекувани.

Когато животните са били предизвикани с азотен товар, тези, които са били ефективно лекувани чрез комбинираната стратегия, са имали приблизително 60% по-ниски нива на амоняк в кръвта си в сравнение с нетретираните животни. Докато всички лекувани животни са оцелели след седемдневното изпитване, само около една четвърт от нелекуваните са го направили.

Въпреки че този подход има множество препятствия, които трябва да се преодолеят, преди да може да бъде достъпен в клиниката, включително проучвания за безопасност в други предклинични модели и проучвания за безопасност и ефикасност при хора, той може да обещае за OTCD, както и за редица други.

„Теоретично това може да бъде лечебен подход за OTCD", казва д-р Батшоу. „И ако се получи за това, бихме могли да създадем подобни шаблони за лечение на други свързани заболявания.".