Трансплантация материнских митохондрий помогла детям с крупными делециями мтДНК

Митохондриальные заболевания образуют обширную и своеобразную группу наследственных болезней; часть из них протекает очень тяжело. На данный момент известно свыше 350 генов, мутации в которых приводят к нарушениям работы митохондрий — среди них есть как локализованные в компактном кольцевом геноме этих органелл, так и закодированные в ядерной ДНК.

Среди множества митохондриальных болезней выделяют вызванные единичными крупными делециями митохондриальной ДНК (single large-scale mtDNA deletion, SLSMD). Так, для синдрома Пирсона характерна сидеробластная анемия раннего возраста с внешнесекреторной недостаточностью поджелудочной железы. Синдром Кернса — Сейра начинается после десяти лет с дистрофии сетчатки и прогрессирующей внешней офтальмоплегии. Могут отмечаться и другие симптомы, затрагивающие органы чувств, чувство равновесия, интеллект, функции скелетных мышц, желез внутренней секреции, сердца, пищеварительного тракта и т.д.

SLSMD по-прежнему остаются неизлечимыми, поэтому врачи возлагают большую надежду на экспериментальные методы, такие как митохондриальная аугментационная терапия (mitochondria augmentation therapy, MAT). Это клеточная платформа на основе аутологичных гемопоэтических стволовых клеток (HSPC) и их предшественников, в которые вводят митохондрии из другой ткани или от донора. В новой работе, опубликованной в Science Translational Medicine, ученые из Израиля предложили свой вариант такой терапии.

МАТ основана на способности изолированных митохондрий сохранять жизнеспособность в новых клетках, изменять работу их собственных митохондрий и метаболизм в целом. Известно, что перенос «донорских» митохондрий возможен с помощью внеклеточных везикул, нанотрубок и микропиноцитоза.

Ранее было установлено, что после MAT полученные от пациентов HSPC приобретают активность нефункциональных ферментов. Новая публикация описывает первый успешный клинический опыт применения МАТ у шести детей с генетически подтвержденными SLSMD. В их собственные CD34+ гемопоэтические стволовые клетки вводили здоровые митохондрии, донорами которых стали матери пациентов.

Сначала наличие конкретного генетического дефекта — SLSMD — подтверждали с помощью молекулярного тестирования. Также авторы проверяли, подходит ли в каждом конкретном случае мать в качестве донора митохондрий для своего ребенка. Органеллы получали из мононуклеарных клеток периферической крови с помощью дифференциального центрифугирования и подвергли их криоконсервации.

Размороженные митохондрии коинкубировали с CD34+ клетками реципиентов на протяжении 24 часов. Модифицированные клетки суспендировали в 4,5%-ном солевом растворе человеческого сывороточного альбумина, после чего вводили испытуемым внутривенно.

Далее авторы наблюдали за состоянием пациентов в течение года. Помимо клинического наблюдения и описания симптомов проводили биохимические исследования и секвенирование митохондриальной ДНК.

Новая методология хорошо переносилась. Все значительные осложнения, отмеченные у пациентов в ходе исследования, были связаны с лейкаферезом или вызваны непосредственно самим генетическим заболеванием.

После MAT у всех испытуемых снизился уровень гетероплазмии. Спустя 6–12 месяцев после процедуры отмечалось увеличение концентрации митохондриальной ДНК в периферической крови. Также у пациентов уменьшился дефицит массы тела и, согласно тестам с физической нагрузкой, улучшилась аэробная функция. Исследования в этом направлении продолжаются.

Новая платформа для редактирования митохондриального генома