Разработан эпигенетический инструмент для борьбы с хронической болью

По оценкам, от 19 до 50% населения планеты страдает от хронической боли. Стандартным способом лечения считается применение опиатов, но их недостатки — высокий риск развития зависимости и побочные эффекты. Известно, что патологическое состояние или повреждение тканей активируют нейроны, которые синтезируют натриевые каналы. Эти каналы затем инициируют и распространяют болевой сигнал. Предпринимались попытки разработать селективные ингибиторы натриевых каналов, ассоциированных с болью, но полученные молекулы оказались недостаточно избирательными и эффективными.

Ученые из Университета Калифорнии (Сан-Диего) решили применить эпигенетический подход для изменения активности одной из изоформ таких каналов — Na_V1.7. Они использовали два варианта нацеливания на ген-мишень: CRISPR-Cas9-систему или белок с мотивом «цинковые пальцы» (ZFP). Белок Cas9 был лишен возможности разрезать ДНК (такой вариант называется dCas9 — “dead” Cas9), но сохранял способность находить мишень в геноме при помощи гидовой РНК. Тот и другой белки нацеливания были слиты с репрессорным доменом KRAB, включающим непостоянную репрессию Na_V1.7. ( См. рисунок в статье.) Для доставки использовали аденоассоциированный вирус.

Эффективность этих двух систем исследователи протестировали на мышах. Сначала у животных вызывали воспаление, а затем проверяли реакцию на тепловую боль. Мыши, которым интратекально (под оболочки спинного мозга) была сделана инъекция репрессора Na_V1.7, связанного с CRISPR-dCas9 или ZFP, демонстрировали менее выраженную гиперчувствительность к боли в сравнении с контрольными группами. Такой эффект сохранялся минимум до 308-го дня после инъекции. Введение репрессора KRAB снизило экспрессию гена натриевого канала на 50% и 67% для CRISPR-Cas9-KRAB и ZFP -KRAB соответственно.

Затем обе системы репрессии Na_V1.7 были испытаны на модели, в которой мышам вводили лекарство, используемое для химиотерапии у людей и вызывающее аллодинию — возникновение боли в ответ на раздражители, в норме не связанные с болевой чувствительностью, например, легкое прикосновение. Снижение экспрессии натриевого канала предотвратило боль. Аналогичный эффект был продемонстрирован и в другой модели аллодинии при использовании CRISPR-dCas9-KRAB и ZFP-KRAB. Подавление аллодинии сохранялось как минимум до 105-го дня.

«Мы были рады, что оба подхода сработали, — сказал руководитель исследования Прашант Мали. — Прелесть белков цинковых пальцев в том, что они построены на основе человеческого белка. Система CRISPR — это чужеродный белок, который взят у бактерий, он может вызывать иммунный ответ. Вот почему мы также исследовали цинковые пальцы, теперь у нас есть вариант, который может перейти в клинику».

Исследователи проверили влияние репрессорных систем на поведение, когнитивные возможности, социальные взаимодействия и патологии тканей у мышей и не обнаружили никаких отклонений. Предложенный метод борьбы с хронической болью выглядит многообещающим. Процедура имеет длительный эффект, однако он обратим, следовательно, этот подход можно применять для лечения травм или ран, когда причина боли со временем исчезает. Риск развития зависимости, в отличие от опиоидов, полностью исключен.

Участники этой работы стали соучредителями компании Navega Therapeutics, где займутся внедрением этого подхода в клиническую практику, сообщается в пресс-релизе университета.