Генноинженерные цинковые пальцы выключили рецептор боли у обезьян

От периферических нейропатий (невропатий) — поражения периферических нервов, которое сопровождается слабостью, онемением или жгучей болью, — страдают миллионы людей, и в настоящее время для этого состояния не существует долговременно действующей терапии.

Перспективной мишенью для разработки анальгетиков против периферических нейропатий считается натриевый канал Nav1.7 в ноцицепторах (специализированных нейронах болевой чувствительности), кодируемый геном SCN9A. Усиливающие функцию мутации в этом гене связаны с наследственных нейропатиями, а мутации с потерей функции ведут к утрате болевой чувствительности. Но для Nav1.7 сложно разработать селективный ингибитор, так как структурно он сходен с другими каналами Nav. В компании Sangamo Therapeutics (США) сконструировали репрессоры с цинковыми пальцами (ZFR), специфически нацеленные на ген SCN9A человека (или обезьян) и провели их доклинические исследования.

Цинковые пальцы (ZF) — структурные мотивы белка, стабилизированные ионами цинка. Многие существующие в природе белки с цинковыми пальцами, например, транскрипционные факторы, обладают способностью связываться с определенными последовательностями ДНК, другие взаимодействуют с белками. Современные методы белковой инженерии позволяют создавать ZFR, распознающие различные мишени. В последние годы были сконструированы белки с цинковыми пальцами, подавляющие экспрессию различных генов, в том числе вовлеченные в развитие хронической боли, болезни Гентингтона и болезни Альцгеймера. Они не вызывают двухцепочечных разрывов в ДНК и обладают низкой иммуногенностью, так как происходят от человеческих белков. А компактный размер позволяет легко упаковывать их в вирусные векторы.

Чтобы получить эффективные и специфические ZFR, авторы исследования создали библиотеку из нескольких сотен ZFR, нацеленных на консервативные последовательности в сайте начала транскрипции гена SCN9A приматов, и провели ее скрининг. Наиболее перспективные репрессоры с цинковыми пальцами доставляли в векторах на основе аденоассоциированных вирусов (ААВ) в нейроны, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (иПСК). После этого в нейронах снизился уровень экспрессии SCN9A, а нецелевая активность не была обнаружена.

Затем препарат испытали на мышах, у которых нейропатические боли были вызваны повреждением нерва. Им также вводили ААВ, доставляющие гены репрессоров (AAV-ZFR). В дорсальных корешковых ганглиях мышей (именно там находятся тела нейронов-ноцицепторов) экспрессия Scn9a снизилась более чем на70%, также уменьшилась характерная для этой модели гиперчувствительность к боли.

После этого авторы перешли к экспериментам на приматах. Через месяц после введения AAV9-ZFR в поясничный отдел спинномозгового канала у макак-крабоедов также уменьшилась экспрессия SCN9A в дорсальных корешковых ганглиях и в отдельных ноцицепторах.

Экспериментальный препарат AAV9-ZFR с наилучшими показателями, обозначенный ST-503, дополнительно оценили в полугодовом исследовании. Препарат также вводили в спинномозговой канал, и через полгода продукция Nav1.7 в дорсальных корешковых ганглиях снизилась на 50%. Не было зарегистрировано признаков дозолимитирующей токсичности, а также нежелательных симптомов, связанных с нервной или сердечно-сосудистой системой.

Эти результаты подтвердили целесообразность дальнейшей разработки препарата. Уже начат набор пациентов с идиопатической нейропатией мелких нервных волокон в фазу 1 клинического исследования ST-503.

Соматостатиновые нейроны среднего мозга могут отключать боль во время страха