CRISPR-Cas-терапия ослабила симптомы болезни Гентингтона у мышей

Болезнь Гентингтона — аутосомно-доминантное нейродегенеративное расстройство, которое сопровождается гибелью клеток головного мозга. Симптомы (прогрессирующие нарушения двигательных и когнитивных функций, расстройства поведения) проявляются в 30-50 лет. Причина болезни — экспансия CAG-повторов в первом экзоне гена HTT, который кодирует белок гентингтин. Фрагменты мутантной формы белка агрегируют и накапливаются в нейронах. В первую очередь деградирует полосатое тело (стриатум), отвечающее за коррекцию движений, но также и другие области мозга. Болезнь поражает примерно 2,7 человек из 100 000; лечение на данный момент существуют только симптоматическое. Разрабатываются методы терапии, связанные с нокдауном мутантного гена HTT,  разрушением его мРНК с помощью антисмысловых олигонуклеотидов (АСО) либо микроРНК. Еще одно перспективное направление — расщепление мРНК CRISPR-системой. Сейчас в Nature Neuroscience опубликованы результаты испытаний метода на мышиной модели болезни Гентингтона.

Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета (UC) в Сан-Диего вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Ирвине и Университета Джонса Хопкинса разработали систему CRISPR-Cas13d, которая таргетирует мутантный аллель гена HTT с избытком CAG, но не аллель дикого типа (большинство пациентов гетерозиготны, то есть имеют и нормальный аллель). Система получила название Cas13d-CAG^EX. Она успешно удаляла токсичную мРНК в фибробластах пациентов с болезнью Гентингтона, а также в нейронах, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. На этом этапе выбрали наиболее эффективную гидовую РНК из трех.

Авторы исследовали транскриптом нейронов, обработанных Cas13d-CAG^EX, и убедились, что транскриптомные сигнатуры, связанные с болезнью, становятся менее выраженными, а другие гены, в том числе содержащие CAG, затронуты минимально.

Преимущество Cas13d в том, что это маленький белок, размером всего около 930 аминокислот; его ген легко упаковать в вектор. Авторы проверили эффективность системы in vivo — на мышиной модели болезни Гентингтона. Cas13d-CAG^EX доставляли с помощью вектора на основе аденоассоциированного вируса в стриатум мышей, затем определяли уровни мРНК и мутантной формы гентингтина, и оценивали, как лечение влияет на симптомы. Также они провели транскриптомный анализ стриатума больных мышей, получавших терапию, и здоровых мышей дикого типа.

«[Введение Cas13d-CAG^EX в полосатое тело ] привело к улучшению координации движений, ослаблению атрофии полосатого тела и уменьшению агрегатов мутантного белка HTT, — пишут авторы статьи. — Эти фенотипические улучшения продолжались не менее восьми месяцев без побочных эффектов и с минимальными нецелевыми транскриптомными эффектами». Как и в случае нейронов, транскриптомные сигнатуры стриатума мышей при лечении приближались к норме. 

«Наша цель состояла в том, чтобы разработать такой тип терапии, который был бы направлен только на токсичную РНК, вызывающую болезнь Гентингтона, и мог бы сохранить остальную часть генома и транскриптома человека нетронутыми», — говорит первый автор статьи Кэтрин Морелли из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Пока что ни один препарат, действие которого основано на нокдауне HTT, не получил разрешения. Один из препаратов на основе АСО — томинерсен, разработанный Ionis Pharmaceuticals, был лицензирован для клинических испытаний фармкомпании Roche и дошел до фазы 3, однако в 2021 году КИ были остановлены из-за невысокой результативности и побочных эффектов. Неудача постигла и препараты WVE-120101 и WVE-120102 от Wave Therapeutics.

Вариант с вирусным вектором, доставляющим микроРНК, которая снижает уровень гентингтина — разработка компании uniQure, той самой, которая недавно получила одобрение FDA на препарат для генной терапии гемофилии В стоимостью в 3,5 млн долларов. В эксперименте, который мы описали в 2021 году, вектор вводили в мозг минипигов, сейчас уже идут клинические исследования препарата для людей под названием AMT-130.

Недавно PCR.NEWS писал о химически модифицированных миРНК, который вызывают сайленсинг мутантного гена на протяжении полугода и при этом не влияют на нормальный аллель. 

«Сообщество [пациентов с болезнью] Гентингтона было опустошено, когда клинические испытания потерпели неудачу (…)», — сказал руководитель нового исследования Джин Йео. — Но их прекращение только активизировало научное сообщество для поиска альтернативных стратегий».