мышечная дистрофия

Мышечные дистрофии — это группа редких, но тяжелых генетических заболеваний, при которых у пациентов развивается мышечная слабость и атрофируются скелетные мышцы. Эти болезни возникают из-за мутаций в генах, отвечающих за продукцию белков, необходимых для нормальной работы мышечных клеток, таких как дистрофин и дисферлин. Наиболее распространена мышечная дистрофия Дюшенна, которая встречается у 1 из 5 тыс. мальчиков и 1 из 50 млн девочек. Многие пациенты уже в подростковом возрасте оказываются прикованными к инвалидной коляске и часто не доживают до 20 лет.

В отличие от других генетических заболеваний, вызванных «поломкой» одного гена, мышечные дистрофии трудно поддаются генной терапии. Причина в том, что гены, вызывающие эти заболевания, имеют огромный размер. Для исправления мутаций в этих генах в клетку нужно доставить длинные молекулы ДНК, но современные технологии пока не справляются с этой задачей.

Ученые из Университета Рочестера в США представили в журнале Science технологию на основе РНК, которая позволила решить эту проблему. Исследователи предложили оригинальный подход: доставить в клетку не одну длинную молекулу ДНК, а две «половинки» гена отдельно. Попав в клетку, каждая из них начинает производить мРНК, которые затем «сшиваются» друг с другом в одну полноразмерную молекулу, восстанавливая синтез белка, нарушенный из-за заболевания.

Для объединения двух мРНК ученые использовали рибозимы — небольшие молекулы РНК с ферментативной активностью. Новую технологию исследователи назвали StitchR — от «stitch RNA», то есть «сшить РНК». С её помощью удалось вернуть нормальный уровень мышечных белков у мышей и тем самым нормализовать работу мышц. В частности, технология позволила восстановить продукцию дисферлина, недостаток которого наблюдается при мышечной дистрофии пояса конечностей, и дистрофина, отсутствующего при мышечной дистрофии Дюшенна.

Идея технологии StitchR возникла благодаря случайному наблюдению в ходе экспериментов. Ученые заметили, что когда рибозимы разрезают две отдельные молекулы мРНК, те легко соединяются в одну длинную молекулу, производя полноразмерный белок. Исследователи предполагают, что это возможно благодаря восстановлению «разрезанных» молекул мРНК с помощью природных механизмов клетки. В этом смысле StitchR напоминает CRISPR/Cas, но вместо разрезания ДНК, как у CRISPR, технология «работает» с РНК. Как прокомментировал руководитель исследования Дуглас Андерсон, «удивительно, что эти две мРНК могут найти друг друга в клетке и соединиться так эффективно».

Хотя идея соединения двух молекул мРНК в одну кажется простой, потребовалась значительная работа, чтобы обеспечить стабильность молекул в клетках и повысить эффективность процесса. Сейчас команда ученых уже начала сотрудничать с другими лабораториями, чтобы адаптировать StitchR для терапии различных генетических нарушений.

В будущем исследователи планируют использовать StitchR не только для терапии мышечных дистрофий, но и для множества других заболеваний, связанных с мутациями в крупных генах, которых существует тысячи. Это становится возможным благодаря способности технологии эффективно работать с любыми последовательностями мРНК. Кроме того, в отличие от других методов, StitchR гарантирует производство только полноразмерного белка, исключая укороченные формы. По словам Андерсона, технология также легко комбинируется с различными методами доставки генетического материала в клетку.

«Путь от первых исследовательских наблюдений до разработки терапевтического подхода был долгим, но важным и результативным. Это, на мой взгляд, отражает как цель нашей лаборатории, так и миссию фундаментальной науки в целом. Используя технологию StitchR … , мы стремимся создать методы лечения для самых тяжёлых генетических заболеваний, многие из которых до сих пор остаются неизлечимыми»
(с) Дуглас Андерсон, PhD, доцент Медицинского центра Университета Рочестера, США